OTIMIZACÃO DE MISTURAS DE CARVÕES NA SIDERURGIA

JOSE PRADO FILHO

TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRAMAS DE P6S

GRADUACÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSARIOS PARA A OBTENÇÂO DO GRAU DE

MESTRE EM CIENCIAS (M.Sc.)

Aprovada por:

Z Prof. Vaca Obando

Presi dente

Prof. Nelson Maculan ~i lho

I

~r6f. Jair Koiller

RIO DE JANEIRO, RJ. - BRASIL DEZEMBRO DE 1978

FILHO, JOSÉ PRADO

Otimização de Mis turas de a'arvões n a S i -

d e r u r g i a . I ~ i o de J a n e i r o 1 1978.

V I I I , 86 p . 29,7 c m (COPPE-UFRJ,

M.Sc., Engenharia de Sistemas e Computação,

1978) . Tese - Univ. Fed. Rio de J a n e i r o , Fac.

Engenharia.

I . Otimização de Mis turas de Carvões na

S ide ru rg i a . I . COPPE/UFRJ. ~ í t u l o ( s é r i e ) .

Aos meus p a i s

N e l i t a

e

JOS é

A G R A D E C I M E N T O S

Aos p r o f e s s o r e s F é l i x Eduardo Vaca Obando e

Nelson Maculan F i l h o p e l a o r i e n t a ç ã o du ran t e o desenrol-a-r

d e s t e t r a b a l h o . J a i r K o i l l e r p e l a p a r t i c i p a ç ã o na banca exa -

minadora. Mui e spec i a lmen te , a Nelson Maculan F i lho p e l o - a

p o i o , i n c e n t i v o e compreensão no momentos adversos que e n -

f r e n t e i quando da r e a l i z a ç ã o d e s t a pe squ i sa .

Ao CEPED da Bahia p e l o a u x í l i o f i n a n c e i r o . A Angela Maria Sckwartz p e l a dedidação no

t r a b a l h o d a t i l o g r á f i c o .

Aos demais p r o f e s s o r e s , c o l e g a s , funcioná ' -

r i o s da COPPE/UFRJ e a todos aqueles que de forma d i r e t a ou

i n d i r e t a me a u x i l i a r a m na r e a l i z a ç ã o d e s t e t r a b a l h o .

R E S U M O - - - - - -

Este t raba lho descreve o uso da programação

l i n e a r na minimização do custo no coque para o a l t o fo rno , p g

l a se leção da o f e r t a de carvões metalúrgicos. Apresenta um apa

nhado do que s e conhece à r e s p e i t o das especi f icações de ca r -

vões empregados n a coqueria .

O cus to do 'coque requerido num a l t o forno ,

f o i baseado na corre lação determinada por R.V. F l i n t , pa ra o

carbono e f e t i v o . As r e s t r i ç õ e s impostas ao modelo foram as de

pa r t i c ipação pe rcen tua l de cada carvão, o máximo e mínimo da

matér ia v o l á t i l e os l i m i t e s de enxofre; c inza e carbono f i x o

na composição da mis tura .

a

A s e g u i r , mostra uma apreciação do va lo r - o

timo sobre a aval iação nas mudanças p aramétricas da s e n s i b i l i d a - de do modelo.

A B S T R A C T

This work descr ibed the use of l i n e a r pro-

gramming t o minimize the c o s t of coke f o r b l a s t furnace by o f t e r

s e l e c t i o n of meta lurg ica l coa ls . I t gives a sumary of what i s

known about coal s p e c i f i c a t i o n s used i n coke p l a n t .

The coke c o s t demand i n a b l a s t furnace was

based i n the c o r r e l a t i o n determined by R.V. F l i n t f o r the e f f e c t i v e

carbon. The imposed r e s t r i c t i o n s t o the model where these of

percentua l p a r t i c i p a t i o n of each c o a l , the maximum and minimum

of v o l a t i l e matter and the l i m i t s of s u l f o r , ash and f ixed carbon

i n the mixture composition.

Following, i t shows a apprec ia t ion of otimum

value about the a v a l i a t i o n i n the parametr ic changes of the model

s e n s i b i l i t y .

I N D I C E ......

p á g i n a s

C A P ~ T U L O I ............................................ 1.1. INTRODUÇÃO ..............................

........................................... C A P ~ T U L O 11

11.1. RESUMO H1 S T 6 R I C 0 ....................... 1 1 . 2 . TEORIA DA FORMAÇÃO DO CARVÃO ...........

1 1 . 2 . 1 . CARBONIFICAÇÃO .................... 1 1 . 2 . 2 . A NATUREZA E COMPOSIÇÃO DOS CARVÕES

MINERA1 S .......................... 1 1 . 2 . 3. A PETROGRAFIA DO CARVÃO ........... 1 1 . 2 . 4 . COMPORTAMENTO TERMICO .............

11.3. REFLECTANCIA ........................... 1 1 . 4 . ANALISE IMEDIATA ....................... I I . 5 . OUTRAS DETE RMINAÇÕES COMUNS ............ 1 1 . 6 . ANALISE ELEMENTAR .......*.............

CAPÍTULO I I I - . CLASSIFICAÇÃO DOS cARVÕES ............. 111.1. METODOS DE ENSAIO USADOS NA CLASSIFICA-

ÇÃO INTERNACIONAL DA ONU .............. 2 3

I1 I . 1.1. ÍND ICE DE EXPANSÃO ............... 2 3

I I I . 1 . 2 . DETERMINAÇÃO DO PODER AGLUT INANTE . MÉTODO ROGA ...................... 2 3

111.1 .3 . DETERMINAÇAO DO COQUE - METODO GRAY

KING ............................. 2 4

P á g i n a s

11 I . i . 4 . ENSAIO DILATOMETRICO . AUDI-

....................... . BERT ARNU 2 4

I 1 1 . 2 . CLASSIFICAÇÃO PETROGMFICA ............. 2 5

CAPITULO IV . CARACTER~STICAS DOS CARVÕES COQUE IFICA -

E I S ..................................... 3 3

I V . l . ESPECIFICAÇÃO PARA A COMPRA DE CARVÕES . . 3 7

CApfTULO V . TECNOLOGIA DA COQUEIFICAÇÃO ............... 4 4

. ........................... V 1. APROVE ITAMENTO 4 6

V . 2 . PULVERI ZAÇÃO ............................. 4 6

V . 3 . BATERIAS DE FORNOS ....................... 4 7

. ..................................... . V 4 COQUE 4 9

CAPITULO V I - DESENVOLVIMENTO DO MODELO .................. 5 5

VI . 1 . BASE DA PROGRAMAÇÃO ..................... 5 6

V I . 1.1. EQUAÇAO DO CUSTO TO-TAL (FUNÇÃO OBJE-

T IVA) .............................. 5 8

VI . i . 2 . EQUAÇÃO DE PART I C IPAÇÃO DE CADA CAR-

VÃO ................................ 6 1

V I . 1 . 3 . EQUAÇÃO DA MAXIMA E MfNIMA VOLATILI -

DADE ............................... 6.2

V I . 1 . 4 . L I M I T E DO ENXOFRE ................... 6 2

V I . 1 . 5 . L I M I T E DA CINZA .................... 6 2

V I . 1 . 6 . L I M I T E DO COQUE DE PETROLEO ........ 6 3

V I . 1 . 7 . L I M I T E M ~ N I M O DO CARVÃO NACIONAL ... 6 3

V I . 2 . IMPLEMENTAÇÃO ........................... 6 4

APENDICE I 7 CARVÃO BRASILEIRO ......................... 6 8

APÊNDICE I1 - PROCEDIMENTO PETROGRAFICO ................ 7 4

BIBLIOGRAFIA ........................................... 7 6

I . 1. - INTRODUÇÃO

A expansão nos tempos a t u a i s da produção do

a ç o , é uma t e n t a t i v a b r a s i l e i r a de t o r n a r - s e au to - s u f i c i e n t e

n e s t e s e t o r , em consonância com a s demais a t i v i d a d e s p r o d u t i -

vas do p a í s .

A s d i f i c u l d a d e s impostas a m e t a l u r g i a n a c i o -

na1 , encontram-se jus tamente nas u s i n a s s i d e r ú r g i c a s quando

v e r t i c a l m e n t e i n t e g r a d a s desde a coque r i a , e que s ã o , sem dÚvi -

d a , responsáve is p e l o grande consumo de ca rvão , fazendo-o fun -

dament almente impor tan te à produção do coque me t a l ú r g i c o reque -

r i d o p e l o s a l t o s - f o r n o s onde s e p roces sa a e x t r a ç ã o do f e r r o d e

s eus minér ios na formação do Ferro-Gusa ou simplesmente Gus a.

Do c.arvão, o r i g i n a - s e os e n t r a v e s na d e f i n i -

são de suas propr5edades , que vão a t u a r d i re tamente no consumo

u n i t á r i o e n a p rodu t iv idade do f o r n o , a f e t a n d o p o r t a n t o , a eco -

nomia do processo . A b a i x a qua l idade do coque causada po r uma

não menos i g u a l qua l idade de ca rvões , e l e v a des sa maneira os

c u s t o s de produção, a l i a d a aos f r equen te s aumentos agravados pe -

10 v u l t o das quan t idades envolv idas nas t r ansações comerc i a i s .

Ademais o p e r i g o da formação de um c a r t e l de p rodu to re s mundi -

a i s do ca rvão , ao exemplo da OPEP, oferecendo r i s c o s de garan -

t i a ao s e u suprimento.

Com a crescente demanda mundial do aço, con -

sequentemente aumento no consumo de carvões pe las s i d e r u r g i a s ,

embora que a introdução de novas técnicas na operação dos a1 -

tos-fornos , t a i s como a in jeção de combusti'veis nas ventanei -

ras , enriquecimento do a r , a l t a pressão no topo, uso de pré-

reduzidos, e t c . , tenham t raz idos s i g n i f i c a t i v o s r e su l t ados e

mostrarem capazes de manter a qual idade do coque em n í v e i s r a -

zoáveis. Ainda assim, a d isponib i l idade da o f e r t a de carvões

não tem correspondido 5 necessidade de sua absorção. Desta ma --

n e i r a , os carvões de i n f e r i o r qualidade têm que s e r in t roduz i -

dos na operação de coqueria .

Assim o abaste'cimento do carvão na produção

de coque nas p r i n c i p a i s usinas s ide rú rg icas nac ionais r eves te -

s e de c e r t a s complexidades do ponto de v i s t a técnico-econômico,

implicando em:

- q u a l i f i c a ç ã o dos diversos carvões que

i r ã o compor a mistura a c o q u e i f i c a r ; e

- aval iação técnico- econômica dessas mis t u -

ras , ob jetivando a minimização do cus to do gusa por i n f l u ê n c i a

do f a t o r coque, uma vez que o carvão representa 6 0 % do custo

t o t a l .

Neste e s tudo , tentaremos apresen ta r o pouco

do que s e conhece sobre o carvão minera l , def inindo parâmetros

q u a n t i t a t i v o s e q u a l i t a t i v o s visando as especi f icações dos c a r

vões empregados no processo s ide rú rg ico .

A conceituação R.V. F l i n t I , p a r a o carbo -

no e f e t i v o do coque s e f a z extens iva as misturas do carvões, l e -

vando-se em conta suas a n á l i s e s e a pequena variação no redimen -

t o do coque pré-es tabelec ido e n t r e 2 7 a 29% de matér ia v o l á t i l .

Os fundamentos n e c e s s ~ r i o s a e scor i f i cação da cinza obt idos em

cada mis tu ra , não foram levados em consideração, que apesar de

terem preços , e s t e s são i n s i g n i f i c a n t e s e têm prospecção i l i m i -

tada- em con t rapa r t ida ao c r é d i t o proporcionado p e l a l i n h a de

sub-produtos . Em observância a imensa variedade de fornece -

dores e t i p o s de carvões, utilizamo-nos da programação l i n e a r co -

mo método de aval iação econômica das misturas de carvão, visan-

do p o s s i b i l i t a r a minimização dos c u s t o s , que agem diretamente

no consumo e produt ividade do forno, n a determinação de uma com -

posição Ótima s u j e i t a a s r e s t r i ç õ e s metalÚrgicas.

C A P I T U L O - - - - - - - -

11.1. RESUMO HIST~RICO

Provavelmente, conhecido dos chineses e t e n -

do por e l e s s i d o lavrado há muitos séculos antes de C r i s t o , nas

minas de Chengi. Mais t a r d e o carvão f o i descoberto por Marco

Polo nos anos de 1280, como uma curiosidade encontrada na Chi -

na.

Teofras tes ( 3 7 2 - 287 a .C.) , d i sc ípu los de

~ r i s t õ t e l e s (384 - 322 a .C . ) , o chamou de - a q T p a 5 - de -

signação da qua l s e or ig inou o termo de a n t r a c i t o .

Na invasão da Gália pe los romanos (58 - 50

a .C . ) , sua atenção f o i despertada p e l a estranheza de uma t e r r a

inflamável que es tava sendo e x t r a í d a s das montanhas próximas a

Saint Etienne . O s mais an t igos documentos sobre o assunto

datam do século XII , uma vez que somente na idade média, o c a r

vão v i r i a s e r redescoberto na Europa. No e n t a n t o , sua importân -

tia ve io s e r considerada em f i n s do século XVIII com o advento

da Revolução I n d u s t r i a l .

1 1 . 2 . - TEORIA DA FORMAÇÃO DO CARVÃO -

O carvão mineral de massa compacta e s t r a t i -

f i c a d a de matér ia v e g e t a l , cujo processo de decomposição f o i

interrompido como resu l t ado de ação b io lóg ica , As modificações

nas propriedades da matér ia vegetal envolvem a l t e r a ç õ e s comple -

xas nos c o n s t i t u i n t e s da sua e s t r u t u r a , com a evolução de umi -

dade , gás carb ono e me tano . 0s depósi tos carboníferos se local izam em

regiões montanhosas, onde a1 terações geo lóg icas7 no período

qua te rná r io causaram o soterramento de f l o r e s t a s . No desenvol-

vimento da vegetação da época, e r a necessá r io u m clima ameno:

b a s t a n t e umidade e s o l o f é r t i l .

A f l o r a do carbonífero e r a composta de qua

t r o grandes grupos de p l a n t a s :

- A r t i c u l a t a e

- Lepidophyta

- Pter idophyllae

- Cordai tes .

Do grupo A r t i c u l a t a e as Calamites s e d i - s

tinguem pelo p o r t e . Cresciam em meio pa l i i s t re e s e assemelha -

vam a p l a n t a s conhe:cidas atua-lmente pe lo nome de rabos de cava -

10.

Nos Lepidophyta as representantes mais i m -

por tan tes eram o Lepidodendron e a S i g i l l a r i a . Eram p-antas de

grande p o r t e que cresciam em ambiente mais seco que o a n t e r i o r -

mente r e f e r i d o .

O grupo Pter idophyl lae i n c l u í a os f e t o s

(p ter idopytes) e os f e t o s arborescentes (Pteridospermae) . Es v

t e s f e t o s , abundantes e de tipos var iados , eram as mais delga -

das espécies e x i s t e n t e s . Predominavam os generos Sphenopteris ,

Pecopter i s e Neuropteris num meio relat ivamente seco.

As Cordaites eram as mais des tacáveis r e -

presentantes da f l o r a no período Carboni'fero. Lembram as atuais

palmeiras e cresciam em meio bem mais seco 1 1 ( Nos Ligni tos pode observar-se ainda res tos

da e s t r u t u r a das p l a n t a s que o formaram.

A s condições prováveis é que, nas vizinhan-

ças de c o r d i l h e i r a s , que representavam cole tores de chuvas e ,

devido as d i ferenças de a l t u r a s e n t r e os montes e a p l a n í c i e ,

provocaram com o tempo uma erosão i n t e n s i v a , resul tando em fon -

t e de suprimento de minerais p e l a consequente sedimentação nas

baixadas. Outra condição e s s e n c i a l t e r i a s i d o o abaixamento do

subsolo l e n t o , porém. interrompido. Como resu l t ado , a reg ião

das f l o r e s t a s que f i c a r a submersa transformando-se em um lago.

Com o passa r do tempo, a r g i l a e a r e i a eram a r ras t adas p e l a e ro

são n a t u r a l e o depósito de Turfa recoberto por uma camada de

t e r r a . A compactação progress iva s e f a z i a pe lo acúmulo cada

vez maior de matér ia deposi tada n a s u p e r f i c i e . No decor re r dos

s é c u l o s , o abaixamento do subsolo pode t e r s ido sustado e a t é

anulado p e l a formação de montanhas.

Durante esses movimentos, grandes pressões

eram exerc idas nas d ive r sas camadas do s o l o . E, naturalmente ,

também s o b r e os dep6s i to s v e g e t a i s . A ação combinada de tempe -

r a t u r a e p r e s s ã o a p l i c a d a s du ran t e v á r i o s p e r í o d o s , causaram

modif icações profundas na e s t r u t u r a da t u r f a , com a e l i m i n a -

ção da água , dos gás carbono e metano ass im, p rogress ivamente

o t e o r de carbono no m a t e r i a l r e s i d u a l .

A ca rbon i f i cação pode s e r d e f i n i d a como um

acréscimo gradua l no conteúdo de carbono de f 6s s e i s orgânicos .

Es te p roces so s u b d i v i d i - s e em d o i s e s t á g i o s , nem sempre de

separação n í t i d a :

- E s t á g i o bioqui'mico responsáve 1 p e l o p r g

cesso de t ransformação de r e s t o s de p l a n t a s em t u r f a ;

- E s t á g i o geoquímico du ran t e o q u a l tem l u -

ga r o metamorfismo.

Nem o tempo, nem a s p re s sões t e c t ô n i c a s são

apontados como f a t o r e s i n f l u e n c i a n t e s do grau de c a r b o n i f i c a -

ção . Todavia , h á e v i d ê n c i a s que a t empera tura r e i n a n t e no de - p ó s i t o d i t a d a p e l o grau geométrico s e j a a grande r e sponsáve l

p e l o e s t á g i o geoqui'mico da ca rbon i f i cação e que e s t a s e p r o -

ces sa gradualmente r e su l t ando a sequênc ia - t u r f a , l i g n i t o ,

h u l h a e a n t r a c i t o .

~ Ó s s i l de acumulação d a e n e r g i a s o l a r , a t u -

ando como f o n t e dinâmica de captação de carbono em reação com

ox igên io , o carvão é um complexo orgân ico r e s u l t a d o da e s t r a -

t i f i c a ç ã o acumulada de p l a n t a s em rochas sedimentári ias mescla -

do de compostos químicos d i f e r e n t e s .

A Ce lu lose (C6 H10 O,-)n, 6 e s t a b e l e c i d a co - mo seu c o n s t i t u i n t e p r i n c i p a l , e n t r e o u t r o s compostos como car -

b o i d r a t o s , açúcares complexos, gomas, r e s i n a s , e s p o r o s , e t c . ,

reunidos em um produto de s u b s t â n c i a s degradadas . A fermenta-

ção e o metamorfismo geo lóg ico modificam e s t e s componentes ,

des t ru indo a lguns rap idamente , enquanto ou t ro s com l e n t i d ã o ,

causando novas reações qu ímicas , como p o r exemplo, o ác ido hÚ -

mico e h i d r o c a r b o r e t o s . E devido a perda de massa que os cons -

t i t u i n t e s menores na m a t é r i a podem s e r concentrados d u r a n t e o

processo.

Ao e s tudo d e s t e s c o n s t i t u i n t e s e componen-

t e s i n d i v i d u a i s do carvão s e denomina de Anál i se Rac iona l . A

Aná l i se Racional e s t á baseada n a i n t e r p r e t a ç ã o dos dados pos_

t o s em exame, t a i s como o t r a t amen to do carvão com d i s s o l v e n -

t e s o rgân icos , des t i l a ç ã o des t r u t i v a à temperaturas d i f e r e n -

t e s e ao e s tudo microsc6pico.

1 1 . 2 . 3 . A PETROÇRAFIA DO CARVÃO

A P e t r o g r a f i a fornece a composição dos c a r -

vões em termos que podem s e r relacionados com o seu comporta-

mento durante a sua coqueif icação e com c a r a c t e r í s t i c a s f i ' s i -

cas e do coque r e s u l t a n t e . Os dados de micro e s t r u t u -

r a do coque também tem s i d o importantes para e x p l i c a r as va -

r iações nas suas propriedades f í s i c a s e comportamento no a1 -

t o forno.

O es tudo d e s c r i t i v o e s i s t emát i co do car -

vão a t ravés do microscópio s e desenvolveu rapidamente desde

o i n í c i o do século e os r e su l t ados alcançados n a ú l t ima déca -

da mostraram s e r de uma apl icação notável se leção e u t i l i -

zação dos carvões.

A a n á l i s e microsc6pica da composição do

carvão r e v e l a s e r e s t e de composição heterogênea cons t i tu ído

de p a r t ? c u l a s orgânicas q u a l i f i c a d a s in termis turadas com pay

tí 'culas minera is , e , formado por vár ios c o n s t i t u i n t e s de d i -

versas propriedades Óticas as quais recebem designações de ter -

mos t a i s como:

- Lithotype

- Maceral

- Microl i thotype

O termo "Lithotype" é usado p a r a designar

as quat ro f a i x a s d i f e r e n t e s do carvão húmico reconhecidas ma - croscopicamente . São os seguin tes :

a . V i t r a i n - ocorre em fa ixas uniformes de

3 a 5mm de espessura , negras , b r i l h a n t e s e v í t r e a s . Tem f r a t u -

r a conchoidal e não mancha as mãos;

b . Clara in - ocorre em f a i x a s com b r i l h o

l u s t r ~ s o de espessura v a r i á v e l . Atualmente e s t e termo vem sen -

do usado para designar as f a i x a s finamente e s t r i a d a s de car - vão, com aparência in te rmediá r i a e n t r e v i t r a i n e durain. Ao

microscÓpio apresenta t e r uma composição muito v a r i á v e l e n t r e

os t r ê s grupos de macerais , v i t r i n r t e , e x i n i t e e i n e r t i t e ;

c . Durain - ocorre em f a i x a s e l e n t e s , sen -

do carac ter izado por sua cor cinza a negro pardacento e super -

f í c i e áspera com b r i l h o fosco . Geralmente tem f r a t u r a granu -

l a r . No microscópio mostra c o n s i s t i r de "microl i thotypes" r i - tos em e x i n i t e ou i n e r t i n i t e .

d. Fusain - negro de b r i l h o sedoso e e s t r u -

t u r a f i b r o s a , sendo macio e extremamente f r i á v e l quando não em -

pregnado com minera is , desintegrando-se em negro quando ma - nuseado asperamente. No microscópio mostra-se normalmente opa -

co, podendo porém em seções f i n a s s e r levemente t r ans lúc ido ,

de cor vermelho escuro. Geralmente mostra a e s t r u t u r a c e l u l a r

das p l a n t a s .

"Maceral" designa os c o n s t i t u i n t e s micros-

cópicos elementares do carvão de forma análoga aos minerais

na rocha. São agrupados de acordo com as suas propriedades pe -

t r o g r á f i c a s e recebem em grupo ou individualmente, o su f ixo

t t i te" . A d i v i s ã o dos macerais em grupo é convencional e r e p r e - s e n t a uma s i m p l i f i c a ç ã o de grande u t i l i d a d e , sendo que cada

grupo congrega minerais que não são i d e n t i c o s mas que s e a s se -

melham ao microscópio. O s grupos são os seguin tes :

a . V i t r i n i t e - 6 . o grupo que compreende

t t c o l i n i t e t t e " t e l i n i t e t t . Quando a sua f a i x a tem espessu ra s u -

p e r i o r a 1 4 microns torna-se sinônimo de "anthraxylon". Nor - malmente r e v e l a a lgo da e s t r u t u r a da p l a n t a de origem ( t e c i d o

c e l u l a r humificado) e v a r i a em cor do a l a r a n j ado ao vermelho

e scu ro , em l u z t r ansmi t ida .

b . E x i n i t e ou L i p t i n i t e - congrega os s e -

guin tes macerais : Spor in i t e , Cut in i t e , A l g i n i t e e Resini t e . Estes macerais não são necessar iamente oriundos de ex inas de

esporos no ca rvão , mas parecem t e r tecnicamente propr iedades

s i m i l a r e s . Em l u z t r ansmi t ida apresenta-se em cor amarelo-ou-

r o quando tem mais de 35% de matér ias v o l á t e i s ; amarela-aver-

melhado e n t r e 2 0 % e 35% de ma té r i a s v o l á t e i s ; e a mesma co r

da v i t r i n i t e com menos de 2 0 % de matér ias v o l á t e i s .

c . I n e r t i n i t e - agrupa os segu in te s macera -

i s : m i c r i n i t e , s c l e r o t i n i r t e , s emi - fus in i t e e f u s i n i t e . Sua - o

rigem v e g e t a l compreende t e c i d o c e l u l a r carbonizado e fÚngico.

Geralmente em l u z t r ansmi t ida apresenta-se opaco e as vezes ,

marrom avermelhado escuro. C i e n t i s t a s americanos, especialmen -

t e Sparkman tem s u b s t i t u i d o o nome "maceral" pa ra "en t idades t t ,

termo esse que é usado p a r a des ignar a s subs tânc ia s orgânicas

de origem do carvão d i s t i n t a s Ótica e/ou f i s icamente . Desta f o r - ma o su f ixo " i t e " dos macerais f o i s u b s t i t u i d o por "oid".

O termo "microli thotype" designa na a n á l i s e

microscópica dos carvões húmi cos as associações t í p i o a s de mace -

r a i s , c u j a espessura mínima das f a ixas tem s i d o f ixada em 5 O

I microns ; recebem também o s u f i x o " i t e " . Observa-se que a sua

del imitação apesar de a r b i t r á r i a e convencional parece concor -

dar com o seu comportamento técnico . E são e l a s :

a. Vitri:lte - contém mais de 9 5 % de v i t r i n i t e

b . Lip t i t e - tem mais de 9 5 % de e x i n i t e

c . Fus i t e - possui mais de 95% de f u s i n i t e +

semi-fus i n i t e + s c l e r o t i n i t e .

d. C l a r i t e - contém mais de 95% de v i t r i n i t e

e e x i n i t e ; a pa r t i c ipação de c a -

da um pode v a r i a r , embora deva

s e r maior que a proporção de i n e r -

t i n i t e e nunca exceder a 9 5 % .

e . Durite - com mais de 95 % de i n e r t i n i t e e

e x i n i t e ; variando a pa r t i c ipação

de cada e sendo maior que a p r g

porção de v i t r i n i t e e nunca supe -

r i o r a 9 5 % .

f . V i t r i n e r t i t e - com mais de 9 5 % de v i t r i n i -

t e e i n e r t i n i t e ; individualmente

variam em proporções e excedem a

e x i n i t e . g. Duroclar i te - tem mais de 5 % de cada g r s

po de macerais , sendo que em pro -

porções, a v i t r i n i t e deve I s e r

maior que a i n e r t i n t t e .

h . Clarodur i te - com mais de 5 % de cada gru -

po de macerais e proporções de

i n e r t i n i t e maior que as de v i -

t r i n i t e .

1 1 . 2 . 4 . COMPORTAMENTO TÉRMICO

O coque s e r á em função de comportamento dos

d iversos componentes pe t rográ f i cos durante a coquei f icação . Na

p e t r o g r a f i a ap l i cada a c l a s s i f i c a ç ã o fundamental dos cons t i tu -

i n t e s 6 s impl i f i cada e e s t ã o agrupadas de acordo com a r e a t i v i -

dade ou i n e r t i b i l i d a d e durante o processo.

h, - Reativos - são os macerais que amole -

cem, deformam, despreendem gases e perdem a sua ident idade du -

r a n t e a coqukificação.

L i - I n e r t e s - mantem sua ident idade duran -

t e o processo e podem s e r reconhecidos, no coque, em exame m i -

croscôpi co.

Entre as duas f a ses e x i s t e a f a s e intermedi - á r i a denominada de semi-iner tes , cons t i t u i d a de elementos que

se comportam parcialmente como rea t ivos e i n e r t e s .

0s macerais usados n a s apl icaçees de pe t ro-

g r a f i a de carvões coquei f icação , tem o segu in te comportamen -

t o :

a. V i t r i n i t e - é o p r i n c i p a l componente do

carvão, torna-se p l & i t i c o e a t u a como mater ia l l i g a n t e que en -

volve os c o n s t i t u i n t e s i n e r t e s durante o processo de coquei f i -

cação . b. Ex in i t e - torna-se muito f l u í d a e v o l a t i -

l i z a mais que qualquer out ro maceral do carvão , exceto a r e s i -

n i t e de ba ixa r e f l ec tânc ia .

c. Res in i te - tem ponto baixo de amolecimen

t o e 6 quase completamente v o l a t i l i z a d a durante a coqueif ica-

são.

d. Micronite - possui a l t o t e o r em carbono

e normalmente ocorre em pequenas p a r t í c u l a s . Comporta-se como

um i n e r t e no processo de coqueif icação. A sua f i n a granulome-

t r i a a u x i l i a n a formação de uma r e s i s t e n t e parede c e l u l a r ,

pois são faci lmente envolvidas pelos componentes fundidos do

carvão.

e . Eus in i t e - possui a l t o t e o r de carbono

e permanece i n e r t e durante a coqueif icação, conservando suaes -

t r u t u r a c e l u l a r c a r a c t e r í s t i c a mesmo em coque de a l t a tempera -

turra. Quando p resen te em granulometria mais grossa favorece a

formação de f i s s u r a s e mic ro f i s su ras .

f . Semi-fusini te - a tua em p a r t e como r e a t i -

vo e em p a r t e como i n e r t e . A porção r e a t i v a é envolvida e fun - de-se na e s t r u t u r a do coque em conta to com a v i t r i n i t e .

É a capacidade que um corpo tem de r e f l e t i r

a luz. Na p e t r o g r a f i a do carvão t rabalhos demonstram que d i f e -

renças na r e f l e c t â n c i a média da v i t r i n i t e implicam em mudan -

ças no rank de carvão, ou s e j a , aumentando o rank do carvão

aumenta e s t a r e f l e c t â n c i a média.

1 1 . 4 . - ANALISE IMEDIATA

Tra ta da c l a s s i f i c a ç ã o p r á t i c a dos carvões

e suas valorações em apl icação determinada. Empiricamente os

resul tados dependem do procedimento a n a l í t i c o empregado. 0s

dados obt idos p e l a Análise Imediaba ou ~ n ã l i s e Quan t i t a t iva ,

são as porcentagens de umidade, c i n z a , matér ia v o l á t i l e car -

bono f ixo . Tendo considerável importância na r e l ação com as

c a r a c t e r í s t i c a s e comportamento usuais do carvão n e s t e t raba-

lho.

O procedimento padronizado da a n á l i s e imedi -

a t a e out ros t r aba lhos de exame do carvão e coque tem s i d o pu -

bl icados p e l a AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS. essen -

c i a l a padronização dos métodos à a n á l i s e imedia ta , uma vez

que há tendências de desuniformização nas provas f e i t a s em l a -

b oratórias , compradores e vendedores.

A Anál i se Imediata (ASTM - D-271), c o n s i s t e

das s e g u i n t e s determinações :

a. Umidade - a determinação d a p re sença d a

água no carvão é complexa devido a uma s é r i e de f a t o r e s :

- mesmo quando aquecido acima de 1009 C o

carvão con t inua a pe rde r peso ;

- duran t e o p rocesso de p reparação de amos-

t ragens o conteúdo de umidade pode mudar

o que d e i x a r i a de s e c o n s t i t u i r em amos -

t r a s verdadeiramente r e p r e s e n t a t i v a s ;

- a perda de peso pode s e r a p a r t e da p r ó -

p r i a d i s so lução dos gases ; e

- alguns carvões s e oxidam rapidamente e

ganham peso reduzindo aparentemente o con -

teúdo de umidade.

E s t e método c o n s i s t e no aquecimento de 10 g

de carvão (carvão pu lve r i zado e fazendo-o p a s s a r em 72 Mesh

B r i t i s h S tandard T e s t S i e v e ) , n a presença de 105 2 110Q C no

tempo de 1 1 / 2 à 3 horas . A pe rda de peso 6 tomada como conte6 -

do de umidade. Um o u t r o método a l t e r n a t i v o é o da absorção da

água conduzida p o r um s i f ã o e pesada após o p roces so .

b . Cinza - quando o ca rvão é queimado a ma -

t é r i a minera-l é t ransformada em cinzas!. como r e s u l t a d o de v á - r i a s reações como a decomposição de ca rbona tos e s u b s t â n c i a s

o u t r a s na s q u a i s os gases s ão s epa rados , a t ransformação do

oxigênio em Óxidos , formação de enxofre orgânico, perda de

água, e t c . . Nestas reações o conteúdo de c inza é determinado

por meio empír ico, mas sob condições de r íg ido con t ro le .

O método adotado é para o peso de 1 g r . de

carvão (-72 mesh B . S . ) , aquecido a temperatura de 8500 C. Quan -

do a incineração e s t á completa, a amostra é cole tada num d i s -

secador e é ou t ra vez pesada.

c. Matéria v o l á t i l - 6 mais importante de -

terminação da a n á l i s e do carvão porque a matér ia v o l á t i l é u - sada como parâmetro num sis tema de c l a s s i f i c a ç ã o e aval iações

dos carvões para combustão e carbonização. Para a produção

de coque metalúrgico, a concentração de matér ias v o l á t e i s

pode s e r tão baixa quanto p o s s í v e l e ainda compatível com as

boas propriedades coquei f icantes . Numa us ina produtora de gás

de iluminação p re fe re - se carvão com a l t o t e o r de matér ia vo -

l á t i l , devido a s e u rendimento maior em gás. Em ge ra l as mis -

t u r a s de carvão para coque metalúrgico tem 23 a 35% de maté -

r i a v o l á t i l (base seca ) . O s carvões de a l t a v o l a t i l i d a d e dão

coque de baixa r e s i s t ê n c i a mecânica e em g e r a l , são mis tura - dos a out ros de menor t e o r de matér ia v o l á t i l . O carvão de bai -

1

xa v o l a t i l i d a d e tende a expandir-se durante o aquecimento, e

pouco o s e u rendimento em produtos de d e s t i l a ç ã o do carvão.

O método de determinação cons i s t e no aqueci -

mento sem contato com a r . Cerca de 1 gr de carvão é aquecido

em temperatura, de 9 0 0 0 C por 7 minutos (a temperatura usada

em d i f e r e n t e s regiões v a r i a algumas vezes, como acontece com

a média e duração de aquecimento) . A perda de peso é a maté -

r i a v o l á t i l , a e x i s t ê n c i a de uma correção é f e i t a da p r ó p r i a

umi dade .

11 .5 . OUTRAS DETERMINACÕES COMUNS

i, Carbono Fixo - é uma taxa de u t i l i z a ç ã o

do carbono no a l t o forno expressa por 1 0 0 % menos a soma em

pe rcen tua i s do conteúdo de umidade, c inza e ma té r i a v o l á t i l .

Como o conteúdo de umidade e s t á s u j e i t o a var iações aciden -

t a i s , o c á l c u l o pode s e r f e i t o considerando-se a uma base s e -

c a , l i v r e de umidade: c inza + matér ia v o l á t i l + carbono f i x o

= 1 0 0 % .

a

Li. Matéria .Mineta1 - quando o carvão e

queimado, ou s e j a , quando s e impõe condições v i o l e n t a s de o-

xidação das matér ias oxidáveis n e l e cont idas pe lo p rocesso da

combustão, o carbono p resen te se transforma em gases (COZ e

CO). A matér ia mineral do carvão s e t ransformará em c inzas e ,

e s t á assoc iada a s subs tânc ia s e x i s t e n t e s no carvão das q u a i s

não é p o s s í v e l uma separação completa por meios f í s i c o s . ~é - todos i n d i r e t o s precisam s e r usados pa ra determinação da sua

quant idade , uma fórmula empi'rica der ivada de exames de . um

grande número de carvões tem s i d o proposta e é geralmente - a

c e i t á v e l :

Matéria Mineral =. 1 .O6 c inza + 0.53 S +

.Üi. Poder C a l o r r f i c o - a s i m p l i f i c a ç ã o e l e -

mentar na d e f i n i ç ã o de Poder C a l o r i f i c o é o nÚme.ro u n i t á r i o

de c a l o r l i b e r a d o quando uma grama de carvão é queimado n a

p re sença do ox igên io , sob condições padron izadas . A s u b s t â n -

c i a r e s i d u a l começa a formar gases de ox igên io , d ióx ido de e n -

x o f r e , n i t r o g ê n i o , água em forma l fqu i -da e c i n z a s .

1 1 . 6 . ANALISE - ELEMENTAR

0s p r i n c i p a i s elementos quími cos do ca rvão

a s soc i ados 5 p a r t e d a ma té r i a i n o r g â n i c a t a i s como, o carbono,

h i d r o g ê n i o , o x i g ê n i o , n i t r o g ê n i o e e n x o f r e , s ã o determinados

d i re tamente num t r a b a l h o mais complexo do que a a n á l i s e imedi -

a t a , denominado de Anál i se Elementar ou Aná l i s e F i n a l . Podem

f o r n e c e r dados de v a l o r cons ide ráve l do carvão s o b r e a p r e c i a -

ção de uma a p l i c a ç ã o determinada, s e r v e ao c á l c u l o estequiome

t r i c o do ba lanço de m a t e r i a i s e determina-se o poder c a l o r i f i -

co n a ausênc i a de mensuração de l a b o r a t ó r i o s .

a. Carbono e ~ i d r o g ê n i o - o p r i n c i p i o b á s i -

co é queimar o carvão conhecendo-se previamente o s e u peso . O

d iõx ido de carbono e água s ã o co l e t ados e pesados , a s q u a n t i -

dades de carbono e h id rogên io s ão conhecidos.

b . Enxofre - o enxof re é uma impureza impor -

t a n t e no produto da combustão sob a forma de Óxido de enxof r e .

Cerca de 6 0 % a 6 5 % do enxof re con t ido no carvão car regado p e r -

manecem no coque produzido. O bom coque metalÚrgico deve t e r

menos de 1% de S.

c . Oxigênio - ê usualmen.te e s ti1.mado i n d i r e -

tame.nte po r s u b t r a ç ã o da soma do carbono, n i t r o g ê n i o , enxÔ -

f r e e o conteúdo de c inzas t i d o em 100%. Esse método i n c l u i

todos os e r r o s envolvidos n a s determinações s epa radas . Recen -

temente tem s i d o dado a tenção ao método d i r e t o a t r a v é s a p g

r o l i s e do carvão a 1.100Q C , em que s e conver te o ox igên io

em monóxido de carbono, sendo determinado por p rocessos pa-

dr ão .

d. Ni t rogên io - a determinação do ni l t rogê-

n i o no carvão e coque s ão v a r i á v e i s . Baseados n a decomposi -

ç ã o , oxidação e redução. A p r e sença do c l o r o com um ou o u t r o

elemento combinado pode x e s u l t a r em deposição ou cor rosão e /

ou o u t r a s d i f i c u l d a d e s n a combustão, conhecimentos s o b r e s u a

concen t ração s e f a z n e c e s s á r i o .

CLASS IFICACÃO' DOS CARVÕE S

O s inúmeros usos , propriedades e a grande

variedade dos carvões tem como resu l t ado diversos s is temas

de c l a s s i f i c a ç ã o , dent re a s necessidades e do ponto de v i s -

t a de cada um. Em g e r a l , os s i s temas c l a s s i f i c a t Ó r i o s b a -

seiam-se na idade b i o l ó g i c a , aná l i se p e t r o g r á f i c a , r ank , e s -

t r u t u r a , considerações comerciais e a t é aparências . A v a r i á -

vel que c a r a c t e r i z a o depós i to da mina do carvão tem i n f l u -

ênc ia no esquema, embora a maioria reporte-se fundamental -

mente na aná l i se imediata e/ou elementar. A descr ição breve

em termos de propriedades econômicas 6 necessá r i a em alguns

s i s temas de c l a s s i f i c a ç ã o . A s c l a s s i f i c a ç õ e s comerciais dão

p re fe rênc ia a parâmetros como os de mater ia v o l á t i l , " ca -

king index" e "coking index". A t a b e l a I mostra os c r i t e r i -

os usados em diversos pa í ses para a c l a s s i f i c a ç ã o dos c a r -

vões . A "American Society f o r Tes t ing and Mate -

r i a l s " (ASTM), procurou c l a s s i f i c a r os carvões baseando- s e

pa ra os carvões mais nobres nos va lo res de carbono em par; -

metros de rank usando a matér ia v o l z t i l como base a t é 31%

(dry , mineral-matter-free) e poder ca lor i ' f i co pa ra carvões

de rank i n f e r i o r . A t a b e l a I 1 apresenta a c l a s s i f i c a ç ã o ame -

r i c a n a (ASTM) . Sob os auspícios da Organização das Nações

Unidas, num t rabalho da Comissão ~conômica pa ra Europa sobre

o estudo das d iversas especi f icações de carvão, teve como r e -

su l t ado a apresentação da I n t e r n a t i o n a l C l a s s i f i c a t i o n Sys

tem of Hard Coals. a

Na c l a s s i f i c a ç ã o In ternac ional o carvão e

de f in ido por t r ê s d í g i t o s : o primeiro def ine o rank do car -

vão baseado em matér ia v o l á t i l a t é 3 3 % (seco, deduzidas as

c inzas) e poder ca lor i ' f ico (Úmido, i s e n t o de cinzas) para ma -

t é r i a s v o l á t e i s acima de 3 3 % ; o segundo d í g i t o , é em função

do poder ag lu t inan te (caking index) , e s t a def in ição t raduz o

comportamento do carvão quando aquecido rapidamente e que po - de s e r expresso pe lo índ ice de expansão, ensaio de cadinho ,

ou pe lo h d i c e de Roga; o t e r c e i r o d í g i t o é em função do pg

der coquei f icante dos carvões, (coking index) t raduz o compor -

tamento do carvão quando aquecido lentamente, p a r a a d e f i n i -

ção do poder coquei f icante para f i n s da c l a s s i f i c a ç ã o I n t e r -

nac iona l , foram escolhidos d o i s métodos de a l t e r n a t i v a s - o

ensa io d i l a tomét r i co Audibert-Arnu e ensa io de Gray-King de

coqueificação 5 ba ixa temperatura. A t a b e l a I11 sumariza a

C lass i f i cação In te rnac iona l .

Detalhando na c l a s s i f i c a ç ã o i n t e r n a c i o n a l

as propriedades coquei f icantes apresentadas na t a b e l a I V .

111.1. METODOS - DE ENSAIO USADOS'NA CLASSIFICAÇÃO INTERNACIONAL -

DA ONU --

111.1.1. ÍNDICE DE EXPANSÃO

(Swel l ing i ndex ) . O ensa io tem f i n a l i d a d e de

de t e rmina r a s p ropr iedades de expansão de um carvão aquecido

a t é a t empera tura de 8209 C em cadinho hermét ico . O ca rvão s e -

co ao a r é moído abaixo de 0 , 2 mm no d i a em que deve s e r r e a l i -

zado o e n s a i o . Uma grama do carvão recentemente t r i t u r a d o 6 co -

locada no cadinho, batendo-se levemente com o mesmo a t é i g u a -

l a r a s u p e r f í c i e . Cobre-se com a tampa e aquece-se a t é desapa-

recerem as da combustão das m a t é r i a s v o l á t e i s , depois de 2

1 / 2 minutos. Depois de e s f r i a d o remove-se cuidadosamente o bo -

t ã o de coque formado e s e compara com os p e r f i s padronizados e

numerados de a n á l i s e s a n t e r i o r e s . P a r a e f e t u a r a comparação ,

o bo tão de coque deve s e r g i r a d o em to rno do s e u e i x o p a r a - a

p r e s e n t a r o maior p e r f i l . O ensa io é f e i t o c inco vezes segu i -

d a s , tomando-se o cuidado de l impar o cadinho a n t e s de recome-

ç a r o t e s t e .

I I I. 1 . 2 . - DETERMINAÇÃO DO PODER AGLUT INANTE - METODO ROGA

O poder a g l u t i n a n t e é a propr iedade que O

carvão tem de formar um coque fund ido , quando reduz ido a f r a g

mentos pequenos e d e s g a s e i f i c a d o a t empera turas elevadas. , Pa -

r a que possa have r a g l u t i n a ç ã o , o ca rvão aquecido n a ausênc ia

do a r deve p a s s a r gradualmente ao e s t a d o pli?istico. O poder

a g l u t i n a n t e exp re s so em v a l o r e s numéricos depende de o u t r o s

p rocessos produzidos d u r a n t e o t r a t amen to térmico do carvão . O e n s a i o de Roga é d e f i n i d o p e l a r e s i s t ê n c i a mecânica do co - que o b t i d o no cadinho mis turando-se 1 g r . de carvão com quan-

t i dade determinada de a n t r a c i t o , u t i l i z a d o como d i l u e n t e . O

bo t ão de coque o b t i d o é submetido ao e n s a i o do tambor, confor -

me método r igorosamente de terminado.

I I I . 1 . 3 . - DETERMINAÇÃO DO COQUE - METODO GRAY - K I N G

A s p rop r i edades a g l u t i n a n t e s de ca rvões ou

m i s t u r a s s ã o determinadas n a ca rbonização sob condições P 2

drões em l a b o r a t ó r i o a uma tempera tura f i n a l de 6 0 0 9 C . O r e -

s í d u o de coque o b t i d o p e l a ca rbonização é c l a s s i f i c a d o p e l a

comparação com c e r t o número de t i p o s de coque c laramente d e f i -

n i dos.

ENSAIO DILATOMÉTRICO - AUD IBERT-ARNU -

Tem por f i n a l i d a d e de te rminar as: p r o p r i e d a -

des coque i f i can t e s de carvões ou m i s t u r a s . Num tubo e s t r e i t o

e bem c a l i b r a d o coloca-se um l á p i s de carvão pu lve r i zado ,

moldado sob p r e s s ã o , s o b r e o q u a l s e co loca uma h a s t e de aço

c a l i b r a d a . O conjunto é aquecido a uma ve loc idade c o n s t a n t e

d e f i n i d a e a l e i t u r a do deslocamento do p i s t ã o em função da

tempera tura permite t r a ç a r uma curva semi - s i n u s o i d a l .

111.2. - CLASSIFICAÇÃO PETROGRÁFICA

A c l a s s i f i c a ç ã o dto carvão por t i p o e c a r a c -

t e r l s t i c a s p e t r o g r á f i c a s é baseada em do i s métodos d i f e r e n t e s

dos q u a i s r e su l t am em t e rmino log ia s d i f e r e n c i a d a s , t o d a v i a ,

tem-se usado uma aproximação mais c o r r e l a t a p o s s í v e l p a r a am

bas . A n a t u r e z a e o p r o p ó s i t o do t r a b a l h o p e t r o g r á f i c o e

rank do carvão se r i am determinado p e l o método a e s c o l h e r .

No p r ime i ro método, pub l icado p o r uma o r g a - n ização conhecida h á algumas décadas com THIESSEN BUREAU OF

MINES, c o n s i s t e em que seções de ca rvão de d i v e r s a s espessu-

r a s em mgcrons s ã o examinadas microscopicamente p e l a Transmis -

são da Luz. 0 s micro-comp.onentes são designados em termos de

s u a s o r igens b o t â n i c a s e o carvão c l a s s i f i c a d o de acordo com

os r e s t o s v e g e t a i s provavelmente v i s í v e i s . Estudos com e s t e

s i s t e m a f o i t r a n s p o r t a d o p a r a um ponto onde f o i p o s s í v e l a

e s t i m a t i v a do grau de comportamento n a hidrogenação do c a r -

vão de modo acurado. O ex t ens ivo t r a b a l h o demonstrou que o

coque e a s p rop r i edades da f a b r i c a ç ã o dos sub-produtos do

carvão poderiam s e r r e l a t a d a s quant i ta t ivamente, mas comercial -

mente, as apl icações não foram rea l i zadas dentro de uma r o t i n a

de procedência a n a l í t i c a e p e l a f a l t a de i n t e r e s s e das s i d e r ú r -

gicas est imuladas pe lo po tenc ia l da o f e r t a informativa de a p l i -

cação em operações p r á t i c a s .

No segundo método, apresentado por Marie C .

Stopes a um n í v e l maior de detalhamento em que in t roduz iu O

termo "maceral" , d e s c r i t o pa ra designar as subs tâncias elemen-

t a r e s do carvão no "Second I n t e r n a t i o n a l Congress f o r the Stu -

dy of the S t ra t ig raphy of Carboniferous Rocks". Empregou-se

pri 'ncipios e técnicas adaptadas ao uso or iginariamente metalo-

g r a f i c a . A s u p e r f í c i e po l ida do carvão é examinada microscopi-

camente p e l a Luz Ref le t ida . Pequenas amostras r e p r e s e n t a t i v a s

são ro t ine i ramente empregadas n a determinação do conteúdo de

unidade, c inza e enxofre. Por c o n t r a s t e , a maior p a r t e dos t e s -

t e s n e s t e método na determinação da qual idade do coque requer

l a r g a rep resen ta t iv idade amostra1 (50 2 . 0 0 0 l b s . ) , exce t o

em alguns t e s t e s de Plano de Escala. Todavia, na a tua l idade ,

os resu l t ados da a n á l i s e p e t r o g r á f i c a nes te método não são ne -

cessariamente fornecidos rapidamente, quando somente poucos e -

xemplos são envolvidos.

O procedimento pe t rográ f i co , s e r á t r a t a d o no

apêndice desse t r aba lho .

TABELA 1 - CRITERIOS PARA AS CLASSIFICA

COES COMERCIAIS DO CARVÃO

P A ~ s ~NDICE DE RANK CAKING INDEX COKING INDEX (IN -

(ASSOCIAÇÃO DE DICE DE COQUEI-

INCHAMENTO OU FICAÇAO)

AGLX3MEwAO)

~ é l g i c a Matéria Volátil - -

Alemda a até ria Volátil Aparência do bo - - tão de coque

Holanda atér ria Volát i1 Aparência do bo - - tão de coque

França Matéria Vol ;til FSI -

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Fonte : CSN/Diretoria de Matérias Primas

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No desenvolvimento da i n d ú s t r i a em p a í s e s que

não possuem reservas de carvão de qualidade s u p e r i o r , f o i dada

maior enfase importância de sua preparação. 0s ob je t ivos p r i n -

c i p a i s des te preparo p a r a a coqueificação visam os de melhorar

as propriedades f í s i c a s e químicas do coque, e v i t a r danos aos

fornos durante a d e s t i l a ç ã o , p e r m i t i r o uso de carvão de q u a l i -

dade i n f e r i o r e ob te r o máximo de rendimento e e f i c i ê n c i a da

operação dos fornos.

Nas us inas s i d e r ú r g i c a s , as misturas de car -

vões são t e s t a d a s preliminarmente em fornos de e n s a i o , nos quais

as condições prevalecentes numa coqueria i n d u s t r i a l são bem - a

proximadas. Uma das paredes do forno é f i x a e a o u t r a é monta -

da sobre ro los de modo a poder s e r movimentada, muito embora

na r e a l i d a d e , a parede não s e mexa durante o processo de coquei

f icação . Ao invés d i s s o , a pressão exercida na parede do forno

é t ransmi t ida por meio de alavancas para uma balança de p l a t a -

forma, Es te s i s tema dá a indicação da tendência de inchamento

ou expansão do carvão.

O uso fos fornos de coque reduzida para v e r i -

f icação do comportamento das mis tu ras , destaca-se o forno Koppers,

de parede móvel e o da Bethlehem S t e e l . Estes fornos experimen-

t a i s desenvolvidos pa ra determinar a s c a r a c t e r í s t i c a s de expan -

são das misturas de carvões são também usados para determinar

o e f e i t o da exposição 2s i n t e p é r i e s , do gradiente de c o q u e i f i -

cação ou da temperatura na qualidade do coque e os resul tados

da densidade da carga nas c a r a c t e r í s t i c a s do produto, no tem -

po de coquei f icação , e t c .

A p r i n c i p a l exigência que s e faz ao carvão

é a uniformidade das suas c a r a c t e r í s t i c a s , como o t e o r de umi -

dade, matér ias v o l á t e i s , c i n z a , enxofre , granulometria e p l a s -

t i c idade . O que realmente s e dese ja numa coqueria é produzi r

um coque que atenda as especi f icações do Al to Forno e , a con -

secução de um ponto mais d i f í c i l que é o da previsão de q u a l i -

dade do coque r e f e r e n t e a sua r e s i s t ê n c i a mecânica.

O s d i f e r e n t e s t ipos de carvão , apresentam

variações marcantes em suas c a r a c t e r í s t i c a s de coqueificação ;

alguns carvões se expandem, outros não sofrem modificações e

ainda há uns que s e contraem. A t a b e l a I V demonstrou que a

mistura de carvões pode t e r um dos c o n s t i t u i n t e s de baixo p g

der coquei f icante contanto que out ros c o n s t i t u i n t e s elevem o

poder coquei f icante glob a1 . A c a r a c t e r í s t i c a da p l a s t i c idade apresenta

quando o carvão é aquecido na ausência do a r , acima de 3 S O ? C ,

começa amolecer a medida que a temperatura aumenta, o carvão

r e s u l t a em massa p l á s t i c a re la t ivamente f l u í d a , com o despre-

endimento de gases e vapores condensáveis. As bolhas de gás

r e t i d a s na massa p l á s t i c a , 5 medida que se expandem, tendem

a d i s t endê- l a . No carvão com a l t o t e o r de v o l a t i l i d a d e os ga

s e s escapam rapidamente o carvão não se expande, podendo a t é

con t ra i r - se . ~á o inverso acontece aos carvões de ba ixa vola-

t i l i d a d e , cuja massa p l á s t i c a é mais viscosa e os gases não e s -

capam tão rapidamente e ao s e expandirem o volume da mis tura ;

o carvão gradualmente s e s o l i d i f i c a na e s t r u t u r a c e l u l a r ca rac -

t e r i s t i c a do coque.

Para medir a p l a s t i c i d a d e , emprega-se O

p l a s tÔmetro de Giese ler no qual uma amostra de 4 , 2 g r de carvão

mordo 6 aquecida a velocidade cons tante . A rotação de um b r a - ço com 4 h a s t e s , durante a f a s e p l á s t i c a do carvão 6 r e g i s t r a -

da em função da temperatura. O t e s t e de p l a s t i c i d a d e de Gieseler

tenderá s e r s u b s t i t u í d o pe lo índ ice de expansão do cadinho, - u

sado p a r a o s i s tema de Class i f i cação In te rnac iona l do Carvão

recomendado p e l a ONU, todavia 6 de grande val idade na determi-

nação do grau de oxidação do carvão, sendo Ú t i l também na p r e -

visão da e s t a b i l i d a d e do coque.

A s espec i f icações da temperatura de fusão

de cinzas e de t e o r de â l c a l i s visam a preservar a v ida dos r e - f r a t á r i o s de fornos do coque. A s espec i f icações granulome t r i c a

de f inos da mis tura são colocadas com o ob je t ivo de e v i t a r uma

percentagem demasiada de f i n o s na mistura do carvão. Observou-

s e que s e o t e o r de f i n o s (-100 Mesh), passa r substancialmente

de 1 0 % haverá um a r r a s t e para os tubos de ascenção causando pro - b lemas operacionais , diminuindo a produt ividade dos fornos.

As especi f icações de cinza e enxofre são

colocadas com o obje t ivo de que o coque produzido contenha c in -

za e enxofre dos l i m i t e s t o l e r á v e i s 5 operação do Alto Forno.

Outro ensa io de importância pe o da determi

nação da curva de d i l a t a ç ã o ; é f e i t a segundo norma recomendada

p e l a ONU, a t r avés do d i la tõmetro da Arnu.

Em ge ra l pode-se d i z e r que a Densidade Bru -

t a (Bulk Density)do carvão, quando maior aumenta a produção de

coque e dos produtos de d i s t i l a ç ã o com melhorias na qualidade

do coque fabr icado. A Densidade Bruta é o peso por metro cúbi -

co do carvão carregado no forno de coque. Normalmente v a r i a

e n t r e 600 Kg/m3 e 800 Kg/m3 . Aumento na densidade rep resen ta

aumento do peso do carvão coqueificado; em operação normal, os

p r i n c i p a i s f a t o r e s que afetam a densidade b r u t a são as v a r i a -

ções da umidade do carvão e a granulometria do carvão p u l v e r i -

zado. Outros f a t o r e s de menor importância ser iam o peso espe -

c í f i c o do carvão, a forma das p a r t í c u l a s e as condições de s u -

p e r f í c i e das mesmas. O carvão seco tem densidade b r u t a mais k

elevada; a medida que a umidade aumenta, a densidade b r u t a

decresce uniformemente, ocorrendo um mínimo e n t r e 5 e 9 % de

umidade. A adição de Óleo ao carvão cont ro la e s t a propriedade

diminuindo a densidade b r u t a do carvão seco e aumentando no

Úmido.

O método de a n á l i s e p e t r o g r á f i c a tem s i d o

Ú t i l na previsão da qualidade de um carvão, comumente emprega

do nos Estados Unidos e Europa e recentemente difundido. Ao

examinar-se ao microscópio uma seção de carvão, poder-se-á te r

em função do rank médio e do balanço r e a t i v o / i n e r t e como O

'fAnthraxylon" e f u s i n i t e ; uma i d é i a do comportamento do c a r -

vão nos fornos de coque.

Observa-se que os carvões coqueificáve i s ,

apresentam percentagem de carbono na v i t r i n i t e e n t r e 7 7 a

9 l % , de matér ia v o l á t i l 8 a 4 2 % (seco, i s e n t o de c i n z a s ) , pg

de r c a l o r í f i c o ( i sen to de cinzas) de 7.000 a 8.650 Kcal/kg e

poder r e f l e t o r da v i t r i n i t e e n t r e 2 . 5 e 0 . 5 .

1 V . l . ESPECIFICAÇÃO PARA A COMPRA DE CARVÕES

A maior p a r t e dos carvões que servem as nos -

s a s s i d e r ú r g i c a s , tem s i d o o do t i p o importado, os qua i s ex i -

bem excelentes c a r a c t e r í s t i c a s e mes.mo em mis tura com o carvão

b r a s i l e i r o , obtém-se coque de boa qual idade. A s e spec i f icações

do t i p o importado t a l como são enviado por seus fornecedores ,

em o r i g i n a i s em i n g l e s , cumpre as seguin tes f i n a -

l idades;;

a . Origem - - a i d e n t i f i c a ç ã o do carvão pe lo

nome da mina, camada, d i s t r i t o , e s t a d o , e t c .

b . - Tamanho e ~ n á l i s e ~ r a n u l o m é t r i c a - l i m i -

tação de granulometr ia , no s e n t i d o de reduzi r a um mínimo os

f inos de carvão. Es ta e spec i f i cação pa ra os t i p o s médio e b a i -

xo v o l á t e i s são mais t o l e r a n t e s , uma vez que s e t r a t a de ca r -

vões mais f r i á v e i s .

c. ~ n á l i s e - ao s e f i x a r o máximo de umida-

de , s e pretendeu reduz i r as despesas de t r a n s p o r t e s ; os máxi - mos de enxofre e c inza , por convkniência metalúrgica na d i l u i -

ção dos e f e i t o s em mistura com o carvão nac ional .

d. - Impurezas v - Item genera l izado, pa ra pos -

s i b i l i d a d e de re sc i são de con t ra to de fornecimentos, quando

comprovadaa e x i s t ê n c i a de ma te r i a i s no carvão que prejudiquem

a a lvenar i a , coqueria e a l t o s fornos .

e . - Uniformidade - - baseado em a n á l i s e s num

processo de aval iação técnico-econômica, a s exigências são

jus t i f icadas quando a uniformidade dos carvões asseguram a

uniformidade do coque produzido.

A t a b e l a V exibe como exemplo, c láusulas de

con t ra to de compra em do i s carvões importados.

A t abe la VI mostra as c a r a c t e r í s t i c a s mé -

dias de carvões ~ o . ~ u e i f i c á v e i s à disposição das us inas s i d e -

rÚrgicas b r a s i l e i r a s . A t a b e l a VI1 apresenta os carvões usados

n e s t e modelo.

TABELA V - ESPEC'IFICAÇÃO DO CONTRATO DE - -

COMPRA DE CARVÕES

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Continuação da Tabela VI - CARACTERISTICAS MI?DIAS DE CARVÕES COQUEIFICANTES 7

A DISPOSICÃO DAS USINAS SIDER~RGICAS NACIONAIS

-- PROCEDENCIA I CINZA UM1 DADE ENXOFRE M.V. I FSI

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ENXOFRE

TECNOLOGIA DA COQUEIFICAÇÃO

Ao Processo de Coqueif icação ou Carbonização,

como r e s u l t a d o da d e s t i l a ç ã o d e s t r u t i v a do carvão n a ausênc i a

do a r , em produto de e levado t e o r de carbono f i x o , l eva - se a

pensar que o coque quimicamente f a l a n d o , pode r i a s e r cons ide ra -

do como forma comercia l impura de carbono s ó l i d o . Todavia , não

é somente p e l o emprego me ta lú rg i co como f o n t e de carbono, OU

comb6sti'vel e agen te r e d u t o r , mas p e l a s p rop r i edades f í s i c a s

e químicas não possu ídas por nenhuma o u t r a forma de carbono.

Moderadamente, inovações t e c n o l ó g i c a s surgem

na f a b r i c a ç ã o do coque metalÚrgico , numa t endênc i a cada vez mais

complexa, ex ig indo sempre maiores inves t imentos em pesqu i sa s e

experimentações r e s u l t a n d o numa s é r i e de f a t o r e s , como p o r exem -

p l o , o surgimento de a l t o s fo rnos com maior capacGdade de p r g

dução que neces s i t am de coque com melhor qua l idade ; d i f i c u l d a d e

de carvões c o q u e i f i c á v e i s ; maior p rodu t iv idade ; modernização s u - cedânia dos equipamentos; problemas de c o n t r o l e 5 p o l u i ç ã o ; e t c .

Enfocamos nes se e s t u d o , a t e c n o l o g i a predominantemente u t i l i z á -

v e l na a t u a l i d a d e , sem aludirmos a a n á l i s e s r e t r o a t i v a s ou t e c -

n i c a s avançadas.

O coque meta lúrg ico é f ab r i cado em d o i s ti -

pos de fo rnos : fo rnos t i p o "Colmeia" e a t é c n i c a "By - produc t s

p rocess" , ou s e j a , a f a b r i c a ç ã o do coque com recuperação dos

sub-produtos . Qualquer dos d o i s poderá f o r n e c e r coque de boa

qua l idade . Todavia , o fo rno t i p o colmeia tem a desvantagem

de d e s p e r d i ç a r os v a l i o s o s sub-produtos da coque i f i cação . A -

t ua lmen te , o p rocesso colmeia tem baixo p e r c e n t u a l de u t i l i -

zação e s ão empregados em i n s t a l a ç õ e s de baixo c u s t o , p a r a

uso de emergência, e/ou como capacidade a u x i l i a r . Enquanto

que a t é c n i c a "By-products", além do aproveitamento dos sub -

produ tos , pe rmi te uma maior f l e x i b i l i d a d e no manuseio de c a r -

vões de qua l idade i n f e r i o r e c o n t r o l e das p ropr iedades do

coque. c

0 s compostos o rgân icos complexos que f o r -

mam a s u b s t â n c i a carbonosa, decompõem-se em e t a p a s e s e v o l a -

t i l i z a m em muitas va r i edades de compostos, produzindo-se d i - f e r e n t e s gases nas d i f e r e n t e s e t a p a s da p i r ó l i s e . O s compos-

t o s v o l a t i l i z a d o s vão desde os gases s imples t a i s como: C0 ,

C02, H 2 0 , H2, H2S e NH3 a t é v á r i o s h idrocarbone tos complexos

e o u t r o s compostos o rgân icos , contendo a lguns d e l e s n i t r ô g e -

n i o e enxof re .

Durante a decomposição a massa de ca rvão

s e funde e s e t o r n a p l á s t i c a . Ao mesmo tempo que i n c h a e s e

expande, ao completar a coque i f icação a massa s e s o l i d i f i c a

lentamente . A f u s ã o , inchamento e s o l i d i f i c a ç ã o determinam a

e s t r u t u r a do coque. ~ambém as d i f e r e n ç a s no comportamento de

carvões de v á r i o s t i p o s du ran t e a s s u c e s s i v a s e t a p a s e x p l i c a

as impor tan tes d i f e r e n t e s e s t r u t u r a s e a s p rop r i edades do

coque r e s u l t a n t e .

V. 1 . APROVE ITAMENTO

O recebimento e e f i c i ê n c i a da descarga do

carvão numa coque r i a v a i depender do t i p o de equipamento dispo -

n í v e l . O ca rvão , é e s t o c a d o , separadamente conforme o t i p o ,

c o n s t i t u i n d o - s e em r e s e r v a no caso de i n t e r r u p ç ã o do f o r n e c i -

mento. Ao carvão es tocado pode a d v i r despesas a d i c i o n a i s , como

po r exemplo, o manuseio suplementar motivado p e l a colocação e

r e t i r a d a do es toque n a s p i l h a s e p e l a n a t u r a l d e t e r i o r a ç ã o que

s o f r e o carvão quando e s tocado . O c a r v ã o , n a p re sença do a r

a tmosfé r ico tende a o x i d a r , mais ou menos fo r t emen te , dependen - do do t i p o . Ao expor - se , a t empera tura onde s e e l e v a r t r a n s f o r -

mando num processo cont ínuo e , a c e l e r a r a oxidação (:ocorrendo

uma i g n i ç ã o da p i l h a de ca rvão . Ainda que não o c o r r a a combus-

t ã o espontânea , as p ropr iedades do carvão são p r e j u d i c a d a s ,

s e u poder c o q u e i f i c a n t e ou c a l o r í f i c o d iminui , t ende a d e s c a r -

r ega r - se e a qua l idade do coque é gradualmente r e d u z i d a , além

de s e t e r a i n c a n s t â n c i a n a s c a r a c t e r í s t i c a s num mesmo t i p o de

carvão . I! observado a impor tânc ia econômica da ne -

ces s idade do descarregamento ráp ido nos nav ios com o b j e t i v o de

s e e v i t a r acréscimo em despesas de e s t a d i a nos p o r t o s . O tempo

de estocagem nos p á t i o s das u s i n a s v a r i a usualmente em meses.

O carvão é r e t i r a d o da p i l h a , pu lve r i zado

e es tocado separadamente em s i l o s s a í d a dos q u a i s e s t ã o

i n s t a l a d o s d i s p o s i t i v o s que permite r e g u l a r a s a í d a do carvão

conforme sua p a r t i c i p a ç ã o na mi s tu ra . A r e t i r a d a da p i l h a

depende do equipamento e obedece a c e r t a s t é c n i c a s .

A pu lve r i zação é um dos pontos v i t a i s do

p roces so . E é f e i t o po r b r i t a d o r e s t i p o " Impel le r -breacker" ,

máquinas de c o n t r o l e h i d r á u l i c o o que permi te o a j u s t e granu -

l omé t r i co do carvão p a r a bem próximo ao e s p e c i f i c a d o . Para

ca rvões mais ou menos f r i á v e i s é n e c e s s á r i o um a j u s t e adequa -

do ao b r i t a d o r .

Dada a impor tânc ia da pu lve r i zação dos car -

vões , vem a merecer e s tudos s o b r e a a p l i c a ç ã o da b r i t agem s e -

l e t i v a .

O s e f e i t o s r e s u l t a n t e s da p u l v e r i z a ç ã o - o

casionam na Bulk-dens i ty (peso/unidade de volume), o que s i&

n i f i c a peso do carvão que s e r á levado ao i n t e r i o r do fo rno ,

tendo impor tan te corre lacionamento com a operação dos fo rnos

de coque e n a p re s são desenvolv ida pe los carvões d u r a n t e a

coque i f i cação .

O v a l o r adotado normalmente p a r a a pu lve-

r i z a ç ã o dos carvões 6 d e c e r c a de 8 0 % i n f e r i o r a 3 mm.

BATERIAS DE FORNOS -

Ao conjun to de f o r n o s d i s p o s t o s em s é r i e

denomina-se de b a t e r i a e cada fo rno e s t á i n t e r c a l a d o Por

uma parede de aquecimento, de forma a g a r a n t i r economia de c a -

l o r , e spaço e uniformidade de t empera tura . Construídos de s i -

l i c a e s í l i c a - a luminosos e possuem formato e s t r e i t o , comprido

e r e l a t i v a m e n t e a l t o . A

A c a r a c t e r i z a ç ã o do formato dos fornos e

devido ao aquecimento l a t e r a l do carvão que em c o n t a t o qom a

parede do fo rno , s o f r e e levação r á p i d a de t empera tura do que

a p a r t e da m i s t u r a s i t u a d a no e i x o c e n t r a l , formando ass im ,

v á r i a s camadas d i f e r e n t e s que corresponde a d i f e r e n t e s e s t ã g i - os no processo de coque i f i cação . Jun to à parede do f o r n o , des -

prendem-se i n i c i a l m e n t e água e a s e g u i r , o diÓxido de carbono.

A e t a p a s e g u i n t e é chamada decomposição química das s u b s t â n - c i a s do ca rvão , terminando quando e s t e e n t r a em es t ado p l á s t i -

co a t é uns 5500 C, em que o a l c a t r ã o é o p r i n c i p a l produto vo -

l a t i z a d o , apesa r de que a pe rda dos v o l á t e i s t e r s i d o observa -

da aba ixo de 3009 C . En t ão , a zona p l á s t i c a no c e n t r o do f o r -

no v a i diminuindo a t é de sapa rece r comple%amente . Durante O

pe r íodo p l á s t i c o , o coque j á formado n a v i z inhança das p a r e -

des do fo rno s o f r e um s u p e r aquecimento, pa ra r e d u z i r o tem -

po desse s u p e r aquecimento, d iminui-se o espaço a s e r percor.-

r i d o p e l o g r a d i e n t e de t empera tu ra , j u s t i f i c a n d o d e s t a manei-

r a , o formato como é construTdo os fo rnos de coque.

A s câmaras de coqueif i cação s ão ca r regadas

e desenfornadas numa sequênc i a e , s e ass im não fossem h a v e r i a

uma queda de t empera tura n a parede i n t e r m e d i á r i a de cada f o r -

no , causando danos ao r e f r a t á r i o e desuniformidade de aquec i -

mento.

Para a operação de b a t e r i a são u t i l i z a d a s :

~ á q u i n a de Enfornar que s e locomove sob re t r i l h o s no topo da

b a t e r i a com o r i f í c i o tampa de f e r r o fundido; Máquina Desenfor -

madora, que s e locomove s o b r e os t r i l h o s ao n í v e l do s o l o e

possue um êmbolo p a r a desenfornar o coque, uma b a r r a n ive l ado -

r a p a r a n i v e l a r . O ca rvão é car regado num e x t r a t o r que r e t i r a

e co loca as p o r t a s dos fornos no l a d o d e s t a máquina desenfor -

cado ra , chamada de Lado da Desenforcadora. Ainda, uma o u t r a

máquina chamada de P o r t a s que s e locomove sob re t r i l h o s numa

p la ta forma no lado mais l a r g o dos f o r n o s , chamado de Lado do

Coque, possuindo a inda e s t a máquina, um e x t r a t o r de p o r t a s e

um gu ia de coque. Finalmente , o Vagão de Apagamento, que r e c e -

be o coque incandescen te , leva-o à e s t a ç ã o de apagamento e o

t r a z a rampa de descarga .

V . 4 . COQUE

Após o carvão s e r carregado ao f o r n o e des -

t i l a d o , num tempo var iave lmente i n f e r i o r a 24 h o r a s , em ausên -

c i a do a r , obtém-se um r e s í d u o , poroso , duro e carbonoso, co -

mo produto r e s u l t a n t e que é o coque. Es t e coque é t r a n s p o r t a -

do aos s i l o s dos a l t o s fo rnos por um s i s t e m a que ao mesmo tem -

po o b r i t a e s e l e c i o n a granulometr icamente .

O rendimento t í p i c o de uma tone l ada p e l o

p rocesso By-products é normalmente o s e g u i n t e :

Coque ................................. 635,6 Kg

Gás do forno de coque i f i cação

3 Valor c a l o r í f i c o : 4 . 8 9 5 kcal/m ......... 311.520 m 3

S u l f a t o de amônia ..................... 11 ,35 Kg

Alca t r ão .............................. 37,85 Kg

b i e o s l e v e s ........................... 11 ,36 1

O s sub-produtos , co l e t ados p e l a s Uriidades

recuperação de sub-produtos (produtos carboqu?micos) , tem vá -

r i o s usos e cons t i tuem em "input" pa ra o u t r a s i n d ú s t r i a s . Pa r -

t e d e s t e s gases também vão s e r v i r p a r a o aquecimento dos f o r -

nos de coque, ou a c e a r i a s como combust ível .

O coque s i d e r ú r g i c o deve r e s i s t i r 5s d i v e r -

s a s s o l i c i t a ç õ e s a que é exposto desde sua f ab r i cação a t é a

queima no i n t e r i o n do a l t o f o r n o , deve t e r p ropr iedades mecâni -

tas e l evadas a f im de r e s i s t i r 2s p r e s s õ e s do desenfornamento, - a s quedas s u c e s s i v a s dev idas , 2s mudanças de c o r r e i a s t r a n s p o r -

t ado ra s e ao a t r i t o dos pedaços e n t r e s i duran te o manuseio e

t r a n s p o r t e .

O coque exe rce t r ê s funções v i t a i s no a l t o

forno :

1. ~ o m b u s t í v e l

2 . Gerador de gás r e d u t o r ou age di re tamen-

t e n a redução; e

3 . Assegura e levada permeabi l idade s o l u -

ç& de ca rga .

Ao pape l de c o m b u s t ~ v e l e como r e d u t o r , seu

poder c a l o r i ' f i c o e t e o r de carbono devem s e r e levados ; p a r a

r e s i s t i r ao pêso da coluna de ca rga deve a p r e s e n t a r grande

r e s i s t ê n c i a ao esmagamento.

O s e n s a i o s i n d u s t r i a i s do coque são p r i n -

cipalmente dinâmicos: de abração , de queda, e de tambor r o -

t a t i v o .

ENSAIOS DE ABRASAO

O mais conhecido é da máquina de Wolf. O

coque 6 colocado numa c a i x a de 1 / 3 de metro cúbico de capa-

cidade com a 1 t u r a de 1.200 mm e uma seção de 530 x 530 mm

que s e e s t r e i t a l i g e i r a m e n t e p a r a ba ixo . Submetido 5 p r e s . -

são v e r t i c a l de 2 ~ ~ / c m ' e x e r c i d a por um p i s t ã o , é fo rçado

a p a s s a r po r um fundo cons t i tuTdo de duas p a r t e s a r t i c u l a -

d a s , mantidas por con t r apesos . Sob p r e s s ã o do p i s t ã o n a p a r -

t e s u p e r i o r , p a r t e do coque s e esmigalha a n t e s de escapar

a t r a v é s do fundo. O m a t e r i a l é pessado em p e n e i r a s com fu -

ros redondos de 30 mm de diâmetro . A porcentagem que p a s s a

p e l a p e n e i r a r e p r e s e n t a o desgas t e sob p r e s s ã o ; quanto me -

nor e s s e p e r c e n t u a l mais r e s i s t e n t e 6 o coque.

ENSAIOS DE QUEDA -

Nos Estados Unidos é u t i l i z a d o o e n s a i o

S h a t t e r , de e s p e c i f i c a ç ã o ASTM D - 1 4 1 . Colhe-se uma amostra

de 50 3.bs de coque em pedaços maiores de 2" . É car regado

num r e c i p i e n t e de seção r e t a n g u l a r e cu jo fundo s e a b r e b r u s -

camente. A c a i x a é e l evada a uma a l t u r a de 6 pés . En tão , o

coque c a i s o b r e uma p l a c a de f e r r o fundido. Repete-se e s s e

procedimento por q u a t r o v e z e s , a s e g u i r o coque peneirado em

malhas quadradas de 2" , 1 1 / 2 " 1" e L / 2 " . A percentagem r e t i -

d a na p e n e i r a de 2" é o h d i c e de r e s i s t ê n c i a ( S h a t t e r Index) .

ENSAIOS DE TAMBOR (Tumbler t e s t ) -

Cons i s t e em um tambor de chapa com 6 mm

de e s p e s s u r a , 36" de diâmetro e 18" de comprimento i n t e r n o ,

com duas c a n t o n e i r a s de 2" x 2" x 1 / 2 " so ldadas internamen-

t e a 1809 C uma da o u t r a .

Coloca-se uma m i s t u r a de 2 2 l b s de pada - ços de coque e n t r e 2" e 3" e f a z o tambor g i r a r 1400 r o t a -

ções ve loc idade de 2 4 rpm, fazendo-se em seguida a d e t e r -

minação dos p e r c e n t u a i s r e t i d o s em p e n e i r a s de 1 / 4 " 1". a

O p e r c e n t u a l r e t i d o na pene i r a de 1" e

designado como h d i c e de e s t a b i l i d a d e e em 1 / 4 " h d i c e de

Dureza do coque. O h d i c e de e s t a b i l i d a d e é o p r e f e r i d o com

ind?ca t ivo da qua l idade do coque.

O coque como p rodu to , deve p o s s u i r em t e r -

mos de a n á l i s e i m e d i a t a , um a l t o t e o r de carbono f i x o e um

baixo t e o r de m a t é r i a ( c i n z a ) . Em t a i s condições , a m i s t u r a

a l imentadora das b a t e r i a s deve manter a r e l a ç ã o carbono f i -

xo/c inza mais a l t a p o s s í v e l , uma vez que o p rocesso de des-

t i l a ç ã o concen t r a no coque o carbono f i ~ o e c inza .

As f a i x a s de especi f icação nos coques meta -

l ú rg icos I , são aproximadamente a s seguin tes :

Carbono f i x o 86% mínimo

Umidade 2 % máximo

atér ria v o l á t i l 1 ,5 % máximo

Cinzas 1 0 % máximo

~ n x Ô f r e 0 , 8 % máximo

Tamanho mêdio 3"

Poros idade 45 - 4 9 %

Ensaio Tambor ASTM

- í nd ice de e s t a b i l i d a d e 55%

(percentagem r e t i d a na penei ra de 1,06")

- í nd ice de dureza 68%

(percentagem r e t i d a na peneira de 0 ,265")

Ensaio Sha t t e r ASTM

(percentagem r e t i d a em penei ra de 2") 72 - 78%

Densidade aparente 1 ,O

Ainda de ( 2 ) apresentamos a a n á l i s e t í p i c a

dos coques b r a s i l e i r o s :

TABELA V I 1 1 - PROPRIEDADES DOS COQUES - -

BRASILEIROS -

USINAS

Umidade

atér ria v o l á t i l %

C a r b o n o f i x o %

C i n z a %

~ n x Ô f r e %

Fa to r de E s t a b i l i d a d e

(Sha t t e r tes t 1/4")

F a t o r de dureza %

(Sha t t e r tes t 1")

Porosidade %

Peso ~ s ~ e c í f i c o

aparente

C S N USIMINAS

1 , 7 - 2 , l

0,84 - 1 ,73

83,9 - 8 6 , l

13,O - 14,2

0,69 - 0,80

COSIPA

DESENVOLVIMENTO DO MODELO -

Os problemas econômicos susce ti 'veis de ex -

pressa r - se matematicamente em forma de Programação Linear

são inúmeros e va r i ados , referem-se d i s t r i b u i ç ã o e f i c i e n t e

de recursos l imi tados e n t r e a t iv idades competit ivas com a

f ina l idade de atender um determinado ob j e t i v o , no caso , a m i -

nimização de custos . Este ob je t ivo s e r á expresso por uma fun -

ção l i n e a r qual dá-se o nome de Função Objetivo ou Função

Econômica de minimização de cus tos .

que s a t i s f a ç a todas a s l imi tações t ecno lóg icas , sem excedê -

l a s .

C . X . s i g n i f i c a o cus to da a t iv idade na J J

quantidade X j '

Matematicamenke tem a forma seguin te :

n Minimizar 1 C . X = Z

j = l J j

bi - ( i = 1 , .. . ,m) representam l i m i t a ç õ e s

a serem alcançadas, dadas a s condi -

ções i .

C - ( j = 1 , . . . ,n) são custos u n i t á r i o s a j

cada uma das quant idades j .

A - ( j = 1 , . . . ,n ) são os ve tores colunas j

das m componentes A . . . ,Amj de A l j ' j '

e representam a s proporções nas qua i s

a quant idade j , põe em ação as con -

dições i.

X - ( j = 1 , . . . ,n) são a s i n c ó g n i t a s , quan j -

t i d a d e . j .

Veri f ica-se e n t ã o , que a função o b j e t i v a a

s e r minimizada r ep resen ta o custo t o t a l da produção a s e r ob-

t i d a a p a r t i r da u t i l i z a ç ã o das n matér ias primas.

V I . 1 . - BASE DA PROGRAMAÇÃO

Devido a grande var iedade de t i p o s de c a r -

vões e p r ó p r i a d i v e r s i f i c a ç ã o das f o n t e s produtoras é impres -

cindzvel uma melhor determinação na composição de misturas de

carvões a serem coqueif icadas . A tecnologia atualmente predominante nas

s ide r&rg ias b r a s i l e i r a s é a do "By-Products P rocess t t , ou s e

j a , a fabr icação do coque com a recuperação dos sub-produtos

em atendimento as necessidades operacionais da c0queri.a e a1 -

t o forno.

O coque como produto deve possu i r em t e r -

mos de a n á l i s e imediata a l t o t e o r de Carbono Fixo, ao mesmo

tempo, baixo t e o r de matéria mineral ( c inza ) . Em t a i s condi -

ções , a mistura alimentadora às b a t e r i a s deve manter uma r e -

lação Carbono Fixo/cinza, mais e l e ~ a d a p o s s ~ v e l , uma vez que

o processo de d i s t i l a ç ã o concentra no coque t a n t o carbono f i -

xo quanto c inza . A pa r t i c ipação da presença de carvões com

conteúdo de c inza elevado, implica em diminuição de Carbono E -

f e t i v o produzido por carga de uma b a t e r i a , resu l tando na b a i -

xa produt ividade do coque n a operação de redução com conse - quente diminuição da produção do Gusa em metros cúbicos por

volume Ú t i l , de um a l t o forno numa unidade de tempo.

Existem l imi tagões tecnológicas a uma mis -

t u r a como a a l t a pa r t i c ipação de carvões v o l á t e i s ( a l t o t e o r

de carbono f ixo) , devido apresentarem um índ ice de inchamento

elevado. En t re tan to , o aumento de pa r t i c ipação na mistura aos

carvões que contém elevado t e o r de c inza (como o caso do c a r -

vão nac ional ) , há l imi tações de na tureza não tecnolõgica .

A otimização do modelo e s t a baseada em s e -

t e t i p o s de equações:

1. Equação do custo t o t a l

2 . Equação de pa r t i c ipação de cada carvão

3 . Fração máxima e mínima de v o l a t i l i d a d e

da mis tura

4 . Limite máximo percentua l de enxofre

5 . Limite máximo percentua l de c inza

6 . Limite máximo percentual de, p a r t i c i p a -

ção do coque de pe t ró leo .

7 . Limite máximo da pa r t i c ipação do car - vão nacional .

O modelo é formado por r e s t r i ç õ e s e função

ob je t ivo l i n e a r e s e 6 resolvido mediante o s i s tema desenvolvi

do para o Burroughs 6 7 0 0 (MPS-KFNEO).

V I .i. 1. - EQUAÇAO DO CUSTO TOTAL (FUNÇAO - OBJETIVA)

O ob je t ivo c o n s i s t e na minimização d e s t a

função p e l a escolha adequada dos carvões que comporão a m i s -

t u r a , bem como as percentagens de cada carvão p a r t i c i p a n t e da

mesma. O cus to ind iv idua l do carvão poderá s e r obt ido a p a r

t i r do seu cus to comercial , que tem por base uma s é r i e de cá1 -

culos.

A matér ia prima requerida na fabr icação do

coque na produção do Gusa, com a exceção .do carvão nacional ,

e s t á imputada por vár ios gastos desde o preço de compra na

f o n t e (mina) , como cus to s de t r a n s p o r t e , despesas de embarque

e t axas a l f a n d e g á r i a s . Des ta mane i ra , o cus to f i n a l de a q u i s i -

ção tem como base o s s e g u i n t e s dados :

PGFOB - Preço Fob (preço de mina)

TRANM - Transpo r t e marí t imo

DFMME - Despesa com Fundo de Marinha Mercante

D3421 - Despesa com a Le i no 3.421

DPORT - Despesas ~ o r t u á r i a s ( f i xada em média p e l a CSN em

C r $ 30 ,59 ) ,

TAXA - Câmbio: Cruzeiro/Dolar (cons iderada em 2 0 u.m.)

PCIFP - Preço CIF Por to

PCIFU - Preço CIF Usina

Cá lcu los : -

PCIFP - 20 (PFOB + TAXA) ........................ (A)

DFMME - TRANM x TAXA x 0.2 ..................... (B

D3421 - PCIFP x 0.03 ........................... (C)

.............................. DPORT - C r $ 30,59 (D)

PCIFU - (A) + (B) + (C) + (D)

Desta manwira, f o i cons iderado o preço CIF

Usina com os carvões de base e tendo o d e s t i n o f i n a l a c idade

do Rio de J a n e i r o .

Finalmente , o c u s t o r e l ac ionado com a ava-

l i a ç ã o do coque produz ido , i s t o 6 , sob o ponto de v i s t a meta-

l ú rg ico na a n á l i s e imediata .

O concei to de Carbono Efe t ivo ou Carbono - Ú

t i l , 6 def in ido como a f ração do carbono f ixo do coque dispo-

n í v e l ao processo de redução e fusão da carga no a l t o forno ,

i s t o é, o carbono f i x o t o t a l cont ido no coque, depois de dedu -

zidos o carbono necessár io a e scor i f i cação da c inza e enxofre .

Na def in ição acima, para qualquer coque da -

do, assume a forma de uma expressão q u a n t i t a t i v a aplicando os

coe f i c i en tes da corre lação de R.V. F l i n t

onde em porcentagens representam:

CE - Carbono Efe t ivo do coque

CF - - Carbono Fixo do coque

C, - Conteúdo de cinza no coque

S - Teor de enxofre no coque

~ b s e r v a ç õ e s devem s e r f e i t a s nes ta fórmula

tendo como meta transformá-la numa função das c a r a c t e r í s t i c a s

de um determinado carvão j . Supondo a coqueificação de um dos carvões

j , a s c a r a c t e r I s t i c a s do coque obtido podem t e r as seguin tes

re lações der ivadas de r e s t r i ç õ e s metalÚrgicas:

CF = 100 (Cz + Mv)

Sendo que em percen tua i s , representam:

Mv = matéria v o l á t i l do coque

Mv-= matér ia v o l á t i l do carvão j . J

j = o enxofre cont ido no carvão j

Cz = t e o r de c inza do carvão j j

R = cor re lação H.H. Lowry, para o rendimen j -

t o coque/carvão do carvão j

Procedendo n a s s u b s t i t u i ç õ e s , temos :

CE - 6 o carbono e f e t i v o do coque a p a r t i r j

do carvão j .

VI.1.2. EOUACAO DE PARTICIPACAO DE CADA CARVÃO

Trata-se do percentua l de cada carvão, onde

n e s t e es tudo foram u t i l i z a d o s 1 2 t i p o s .

VI. 1 .3 . - EQUAÇÃO DA MXIMA E M f N I M A VOLATILIDADE

Nesta r e s t r i ç ã o a ma té r i a v o l á t i l da m i s t u -

r a deve p o s s u i r de acordo com normas t e c n o l ~ g i c a s já c i t a d a s ,

e n t r e 2 7 a 2 9 % .

V I . 1 . 4 . L I M I T E DO ENXOFRE

A quantidade máxima do conteúdo de enxofre

no coque, deve s e r de 0 , 8 % . A s quant idades do enxofre ob t idas

por carvão i n d i v i d u a l são dadas p e l a fórmula ( 2 ) .

VI.1.5. - LIMITE DA C.INZA

O t e o r de c inza fornecido por cada carvão

e mais a c inza dos fundentes é demonstrado p e l a r e l ação 3 . E m

função das condições b r a s i l e i r a s , a composição da c inza t o t a l

na mis tu ra não deve u l t r a p a s s a r dos 13%.

V I . 1.6 . LIMITE DO COQUE DE PETROLEO -

Muito embora e s t a matér ia prima tenha i n -

f l u ê n c i a na e s t a b i l i d a d e do coque, mas em s e t r a t ando de um

I n e r t e , sua p a r t i c i p a ç ã o poder; s e r a t é de 5 % .

V I . 1 . 7 . - LIMITE M Í N I M O DO CARVÃO NACIONAL

A r e s t r i ç ã o do carvão nac ional f o i f ixada

em 33%, segundo exigências dos órgãos governamentais, a t ravgs

de Decreto número 62.113 de jane i ro de 1968.

A a n á l i s e da p o l í t i c a nac ional do carvão

tem como f o r ç a l e g a l :

a . preservação da e s t r u t u r a sócio-econõmi-

ca da carbonzfera ca tar inense ;

b . segurança nacional ;

c . balanço de' d i v i s a s , visando a expor ta -

ção de produtos s ide rú rg icos ;

d . qualidade e preço do carvão metal6rgico

no mercado in te rnac iona l ; e

e . c r iação de mercado de t r aba lho a t ravés

de pesquisa ou out ros f a t o r e s que visem

a d i s t r i b u i ç ã o ou d i v e r s i f i c a ç ã o do seu

uso.

Todos os o b j e t i v o s propostos poderão s e r

a1 cançados com o d e s l ocamento p a r c i a l do mercado consumidor

p a r a a á r e a de e l e t r i c i d a d e ( t e r m o e l é t r i c a s ) , e o u t r a s ense -

j ando a i n d ú s t r i a me t a l Ú r g i c a a lcans .a r maior p rodu t iv idade

em s e u s a l t o s fo rnos e consequentemente cus to s menores de

p r-oduç ão .

Em adição 5 equação g e r a l , s ã o d i s c u t i -

das a s p o s s i b i l i d a d e s d a imposição de algumas o u t r a s r e s -

t r i ç õ e s e s p e c i a i s s o b r e a d i s t r i b u i ç ã o Ótima. Por exemplo ,

os fundentes que s ã o cons iderados em quant idades i l i m i t a d a s

a s consequentes c i r c u n s t a n c i a i s como l i m i t a ç õ e s de espaço da

coque r i a de cada u s i n a , a e s t a b i l i d a d e do coque c u j a s r e s t r i -

ções p rec i sam s e r i d e n t i f i c adas a t r a v é s da n e c e s s á r i a Anál i -

s e ~ e t r o g r á f i c a ou , ao curso das operações s i d e r ú r g i s a s em

que cada uma equação ou r e s t r i ç ã o venha d i f i c u l t a r a l i v r e

s e l e ç ã o da máxima d i s t r i b u i ç ã o econômica, com p rováve i s au - mentos nos cus tos e r i s c o s de uma so lução imposs íve l .

A m a t r i z do problema 6 apresen tada n a t a -

b e l a , bem como o s e u r e s u l t a d o .

V I . 2 . - IMPLEMENTAÇÃO

A ap rec i ação c o m p l e t a d o v a l o r Ótimo r e -

que r uma consideração sob re a s e n s i b i l i d a d e do modelo em P.

L . , que é a r e s p o s t a do problema em termos da p a r t i c i p a ç ã o

maior ou menor do carvão n a c i o n a l com i g u a l concentração de

algum componente na aná l i se afetando o custo t o t a l da mis tura .

O t e s t e sobre a sens ib i l idade 6 conduzida por desvios que i n - cluem as seguin tes mudanças:

a. a d i s t r i b u i ç ã o da pa r t i c ipação do car -

vão nac ional a t é os l i m i t e s ex ig idos ; e

b . o comportamento em percentua l admissivel

do enxofre e da cinza em re lação ao car -

vão nac ional .

O e f e i t o das perturbações v e r i f i c a d a s aos

conteúdos de c inza e enxofre em magnitudes da pa r t i c ipaçãodo

carvão nac ional 6 no táve l , pr incipalmente quando s e opera com

os l i m i t e s máximos, o que pode s e r considerado neg l igen te por

p a r t e das usinas e que responde previzivelmente em que a i n -

tensidade do desvio r e s u l t a no cus to do coque programado , quan

do cada elemento é rea jus tado no novo e q u i l i b r i o .

A t a b e l a I X apresenta os r e su l t ados no t o -

cante a var iação do carvão nac ional e seus e f e i t o s no custo ,

bem como os l i m i t e s de enxofre e da cinza.

Co

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FIX

CARVÃO BRASILEIRO

O B r a s i l , certamente não f o i beneficiado pe

l a n a t u r e z a , no que d iz r e s p e i t o a ocorrência de carvão meta -

l ú r g i c o . E m Santa Ca ta r ina , notadamente na chamada "Camada Bar -

r0 Branco", ocorrem os Únicos carvões b r a s i l e i r o s atualmente ,

conhecidos e capazes de dar origem a um carvão beneficiado u t i -

l i z á v e l economicamente quando misturados com o carvão importa-

do p a r a a Eabricação do coque s ide rú rg ico .

Camadas de carvões em pequenas espessuras

são exploradas a ocorrência de fo lhe tos i n t e r e s t r a t i f i c a d o s com

o carvão, a presença de concentrações de p i r i t a justamente nas

loca l i zações mais adequadas ao cor t e mecânico da camada e ,

a inda, a pequena produção das unidades minerais e x i s t e n t e s , as -

s i m como a qualidade i n s a t i s f a t ó r i a do produto f i n a l e o e leva -

do custo de t r anspor te a t é as us inas que o consomem, c o n s t i t u -

em uma s é r i e de desvantagens a serem desaf iadas . Presentemente,

t e n t a t i v a s são f e i t a s no sen t ido de l e v a r o carvão me ta16rgico

nac iona l a uma condição de matér ia prima a c e i t á v e l p e l a econo-

mia b r a s i l e i r a . Segundo o consenso de opiniões das ent idades s i -

derúrg icas , o coque r e s u l t a n t e de misturas de carvão cuja p a r -

t i c ipação do t i p o nac ional f o i de 4 0 % , implicava, em 1949, em

onerar o custo do aço nac ional em US$ 7 , 0 0 por tonelada , o que

representava na ocas ião , em 5 % do preço de venda.

A s oco r r ênc i a s de carvão mine ra l de maior

ou menor impor tânc ia s ão cons t a t adas numa e x t e n s a á r e a do

B r a s i l Mer id iona l , prolongando-se com descont inu idades , des - de o Rio Grande do Sul a t é bem próximo São Paulo .

Nas d i v e r s a s r e g i õ e s do t e r r i t ó r i o b r a s i -

l e i r o , tem havido o c o r r ê n c i a s sem que nenhuma d e l a s atualmen -

t e , s e t o r n a s s e o b j e t o de exp loração comerci.61, e s ã o :

a . p r e sença de impor tan tes l i g n i t o no a 1 - t o Sol imões , estendendo-se ao longo do

r i o , desde a f r o n t e i r a com Peru e Co -

lombia;

b . o c o r r ê n c i a s de carvão e x i s t o s carbono -

s o s em a f l u e n t e s da margem esquerda do

a l t o ~ i n g ú no sudoes t e do Estado do Pa -

r á ;

c. o c o r r ê n c i a s de delgados l e i t o s de c a r -

vão ao longo de um t r e c h o do T o c a n t i n s ,

no extremo do n o r t e do Estado de Goias ,

em formações que s e estendem p a r a 1 e s -

t e , a t i n g i n d o p a r t e s con t iguas do Mara -

nhão , e ,

d. camadas de carvão p r e s e n t e s em e x t e n -

s a s á r e a s do Estado do P i a u í , n a forma -

ção P o t i .

Embora o s l i g n i t o s do a l t o SolimÕes tem

c o n s i d e r á v e l e s p e s s u r a e s e j a e x t e n s a s , as l i m i t a ç õ e s do l i g -

n i t o como combus t c v e l , tornam pouco prov&el s e u a p r o v e i t a -

mento no fu tu ro próximo.

As c a r a c t e r í s t i c a s das amostras atualmente

colhidas dos carvões do Xingú e a pequena espessura , não são

s u f i c i e n t e s para j u s t i f i c a r pr ior idade em estudos de de ta lha -

mento de ocorrência .

A ocorrência no t recho do Tocantins , a t i n -

ge espessuras mi l imé t r i cas , não foram determinados pontos em

que a ocorrência es t imulasse t raba lho de maior reconhecimento.

No Estado do ~ i a u ? , levaram o DNPM a e s t u -

dar ex tensa á r e a de sedimentos de idade carboní fera . Atualmen -

t e es forços e s t ã o sendo mantidos p a r a de tec tação de carvão com

perspect ivas econômicas.

A t a b e l a I apresenta as reservas medidas e

indicadas dos carvões nac ionais . E a t a b e l a I1 mostra a p r o j e -

ção do consumo do carvão nac ional .

A s reservas b r a s i l e i r a s tem de f a z e r face

a produções sempre crescentes do coque de qualidade s u f i c i e n -

t e pasra atender aos a l t o s fornos que operam a capacidade de

6 . 0 0 0 ton/d ia . Atualmente são consumidas 4.800 .O00 ton /d ia ;

nas t r ê s grandes us inas s i d e r ú r g i c a s es,$atais . o coque pro - duzido deverá t e r no máximo 1 2 % de c i n z a s , 0 , 8 % de enxÔ£re e

no mínimo 56,6% de e s t a b i l i d a d e ASTM.

Atualmente, o carvão ex t ra ído do subsolo

s o f r e em quase todos casos , um beneficiamento p re l iminar em

" j igs" l o c a i s , operação em que todo f o l h e t o e maior p a r t e da

p i r i t a são eliminadas. O prbduto r e s u l t a n t e c o n s t i t u i a a l i -

mentação do lavrador de .Capivari , nas proximidades de Tubarão.

Ai' o carvão 6 r eb r i t ado e relevado em j i g s e c i c l o n e s , dando

origem ao carvão metalurgico em 1 8 , 5 % cinza e enxofre l i g e i r a -

mente abaixo de 2 % , a mis tura de carvões com a p a r t i c i p a ç ã o de

2 5 % do n a c i o n a l , produz coque com 59,3 de e s t a b i l i d a d e 0 ,71 de

enxofre e 1 2 , 2 ' % de c inzas . Mistura com 7 5 % de carvão nac ional

a e s t a b i l i d a d e é aproximadamente de 57. Supõe*-se que a matér i -

a mineral finamente disseminada no carvão nacional aumenta a

e s t a b i l i d a d e do coque. O a l t o t eo r de c inza reduz em 1 4 % O

carbono e f e t i v o do coque , mesmo quando misturados com o t i p o

importado que tem 5 a 7 % de cinzas em suas especiEicaçÕes.

A almejada au to - su f i c i ênc ia b r a s i l e i r a de

redutores metalúrgicos , não pode s e r conseguida pelo processo

clássi 'co de coquei f icação , sa lvo que novas descobertas de r e -

servas economicamente mineráveis de carvão coquei f i c á v e l em

baixo t e o r e s de cinza e enxofre , es forços em pesquisas tem s i -

do desenvolvidos p e l a CPRM para DNPM e ainda não foram conse-

guidos . A s i tuação do carvão babaçu s e d e s t a c a co-

mo matér ia prima d isponíve l . A previsão em po tenc ia l de baba-

çuais do nordes te é de 2 0 . 0 0 0 . 0 0 0 toneladas anuais. Embora a

r e f e r ê n c i a não s e j a c u r t o prazo , o babaçu tem s ido estudado

sob a atuação da ~ i d e r b r á s .

9 8 r S P.i ' O S $

I-' I-' Pi, pr

3 c. c. E PI-'

PROCEDIMENTO PETROGMFICO

Amostras r e p r e s e n t a t i v a s de carvão a s e r

t e s t a d o são tomadas p a r a a n á l i s e p e t r o g r á f i c a usando t écn icas

s i m i l a r e s às usadas pa ra amostragem des t inada 5 a n á l i s e quími -

ca . Para p r e v e n i r quebra excess iva dos componentes mais f r i á -

ve i s dos carvões , a amostra é alternadamente b r i t a d a e pene i -

r a d a , a t é que e s t e j a toda com granulome t r i a i n f e r i o r a

750. Deve s e r ev i t ada a produção excess iva de ma te r i a l aba i -

xo de 100. Da amostra pu lve r i zada , uma porção de 5g é r e t i r a -

da e misturada com o ma te r i a l de s u p o r t e . v á r i o s m a t e r i a i s de

supor te são usados, inc lu índo c ê r a de carnaúb a , "SchneiderHohn

mixture", e um grande número de r e s i n a s s i n t é t i c a s . Es t a s 61 -

timas têm provado s e r pa r t i cu la rmen te adequadas, porque suas

c a r a c t e r í s t i c a s de polimento são semelhantes 5s do carvão e

também são i n e r t e s p a r a v á r i o s l í q u i d o s de imersão. Uma super -

f í c i e de 2 , 5 a 3 ,5 cm de d iâmet ro , i n c l u i r á m número s u f i c i -

e n t e de p a r t í c u l a s s e o carvão é misturado com o ma te r i a l de

supor te na proporção de aproximadamente duas p a r t e s de carvão

para t r ê s p a r t e s de c ê r a ou r e s i n a . Um bloco de carvão é en -

t ão fundido pe lo método apropr iado p a r a a s c a r a c t e r í s t i c a s do

ma te r i a l de s u p o r t e e a sua s u p e r f í c i e é l i x a d a e p o l i d a pg

10s métodos u s u a i s . Nenhuma r e g r a r í g i d a pode s e r e s t a b e l e c i -

da p a r a o l ixamento e po l imento , desde que o os m a t e r i a i s u s a -

dos variam de um pai's p a r a o u t r o . A s u p e r f í c i e do b loco deve

s e r un i forme, a l t amente r e f l e t o r a e l i v r e de r i s c o s e r e l e v o .

Aná l i s e p e t r o g r á f i c a q u a n t i t a t i v a usando o

método "Conta Ponto" p a r a a porcentagem dos d i v e r s o s c o n s t i t u -

i n t e s de cada amostra , é l evada a e f e i t o com o a u x í l i o de um

microscópio p e t r o g r á f i c o com ampliação de 320 x , usando uma

o b j e t i v a de imers:ão em Óleo. São n e c e s s á r i o s pe lo menos 500

pontos em cada b l o c o , não s e contando os em minera i s de supor -

t e .

A porcentagem máxima de l u z r e f l e t i d a de

uma s u p e r f í c i e p o l i d a é medida, e os v a l o r e s são d i s t r i b u í d o s

p a r a as d i v e r s a s c l a s s e s de r e f l e c t â n c i a de v i t r i n i t e . O e q u i -

pamento usado p a r a medir a r e f l e c t â n c i a é um microscópio pg

t r o g r < f i c o , equipado com c é l ú l a f o t o e l g t r i c a no tubo monocu - l a r que é p o r sua v e z , l i g a d o a um fe tôme t ro .

Um diagrama "pin ho l e " p a r a r e s t r i n g i r a

ã r e a de l u z mesurável numa amostra p a r a um c í r c u l o de s e t e m i -

crons e uma combinação de do i s f i l t r o s que fornecem l u z mono-

c romát ica , s ã o colocadas no tubo monocular do microscÓpio, - a

t r a v é s do qua l todas a s medidas de r e f l e c t â n c i a das subs tgn -

c i a s v a r i a r ã o s e o comprimento de onda l u z é a l t e r a d o ; p o r t a n -

t o , um comprimento de onda r e s t r i t a e cons t an t e deve s e r usa -

do p a r a a obtenção de l e i t u r a s p r e c i s a s e r e p r o d u t í v e i s . C a l i -

b r e s padrões de v id ros p o l i d o s , com r è f l e c t â n c i a conhecida

(0,306 a 1 ,832 ) s ão usados p a r a r e g u l a r o fotômetro no p r i n c i -

p i o de uma e x p e r i ê n c i a e após cada 25 l e i t u r a s de r e f l e c t â n - c i a .

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